Объяснение:
Теория распространения упругих (сейсмических) волн базируется на теории упругости, так как геологические среды в первом приближении можно считать упругими. Поэтому напомним основные определения и законы теории упругости применительно к однородным изотропным средам.
Установлено, что под действием внешних нагрузок жидкие и газообразные тела изменяют свои объем и форму, деформируются. При деформации частицы тела смещаются относительно друг друга и исходного положения. Величина и направление перемещений определяются величиной и характером внешних сил и свойствами тела. Положение частиц тела после деформации можно найти, если известен вектор перемещений U(х, у, z), ..При этом изменится длина его ребер, а прежде прямые углы между соответствующими ребрами станут тупыми или острыми. Количественной мерой деформации являются относительные удлинения ребер малого параллелепипеда и абсолютное изменение углов относительно 90°. Таким образом, деформация полностью описывается шестью компонентами. Три первые компоненты называются продольными (нормальными) деформациями, три последние — сдвиговыми.
При снятии нагрузки частицы тела могут вернуться или не вернуться в исходное положение. В первом случае говорят об обратимых, а во втором о необратимых деформациях. Тела, в которых развиваются только обратимые деформации, называют упругими. Тела, в которых развиваются только необратимые деформации.
При деформации в упругом теле возникают внутренние напряжения, обусловленные упругим взаимодействием между частицами тела. На каждую площадку малого размера, мысленно выделяемую в теле, действуют напряжения, имеющие в общем случае одну составляющую, перпендикулярную к площадке, — нормальное напряжение, и две, направленные вдоль площадки, называемые сдвиговыми напряжениями. Три компоненты напряжения задаются с шести компонент тензора напряжения. Эти шесть компонент связаны с шестью компонентами малых деформаций законом Гука.
При одноосном сжатии (растяжении) призмы из твердого тела относительное изменение ее длины вдоль направления действующего напряжения выражается соотношением
где Ω — величина внешней нагрузки; Е — модуль Юнга; Л — длина призмы; ΔЛ — изменение длины.
Опыт показывает, что удлинение призмы всегда сопровождается сокращением ее поперечных размеров a и b на Δa и Δb. Для изотропных тел ΔЛ/Л, Δa/a, Δb/b и (Δa/a)/(Δb/b) = Δ остаются неизменными, независимо от того, каким образом была ориентирована призма в породе, где Δ — коэффициент Пуассона.
Модуль Юнга (E) и коэффициент Пуассона (Δ) полностью определяют упругие свойства таких тел. Для анизотропных сред при неизменной осевой нагрузке относительные удлинения ребер призмы будут зависеть от того, как была ориентирована ось призмы в породе, иными словами, упругие свойства зависят от направления внешних нагрузок. Изотропные тела можно также описать с упругих констант Ламэ — модуля сжатия (λ) и модуля сдвига (µ). Эти модули однозначно связаны с модулем Юнга (Е) и коэффициентом Пуассона (Δ):
При всестороннем сжатии упругих тел, например, путем повышения давления жидкости, в которой расположен образец, объем тел уменьшается. Относительное изменение объема (ΔV/V) при этом линейно связано с давлением:
Коэффициент (kc) называют модулем всестороннего сжатия. Для изотропных тел связь между kc, λ и μ имеет вид
В жидкостях и газах μ = 0 и kc = λ.
Если упругие свойства тел не изменяются при переходе от точки к точке тела, то такие тела называют однородными. В противном случае тело называют неоднородным. В неоднородных изотропных телах λ, μ и kc — функции координат.
При деформации упругого тела под действием внешней нагрузки размеры тела изменяются, например, стержень сжимается. Если при снятии внешней нагрузки вся потенциальная энергия переходит в кинетическую, то тело называют идеально-упругим. Если же часть энергии уходит на необратимые процессы, например, превращается в тепло, то тело называют вязко-упругим, неидеально-упругим.
тел деформироваться является причиной того, что напряжение от зоны действия внешней нагрузки распространяется на все области тела с конечной скоростью, определяемой упругими модулями и плотностью. Распространяющееся в упругом теле напряжение порождает деформации — перемещения частиц тела, которые можно измерить. Наблюдения за перемещением частиц тела позволяют экспериментально измерять скорости распространения упругих волн и выявлять различия в физических свойствах горных пород или их состоянии.
4.2.2. УПРУГИЕ ВОЛНЫ В БЕЗГРАНИЧНЫ
У нас вот сегодня были эти задание !
1 Людина рівномірно піднімає вантаж на деяку висоту. Виберіть правильне твердження.
А Виконана людиною при підйомі вантажу робота дорівнює добутку ваги вантажу на висоту підйому.
Б Кінетична енергія вантажу при підйомі збільшується.
В Потенціальна енергія вантажу при підйомі зменшується.
Г Чим більше маса вантажу, що піднімають, тим менше виконана людиною робота.
2. (0,5 б.) При кипінні чайника вікна на кухні «запотіли». Виберіть правильне твердження.
А При кипінні температура води збільшується.
Б «Запотівання» вікон — це приклад випаровування води.
В «Запотівання» вікон — це приклад конденсації водяної пари.
Г Чим тепліше на вулиці, тим сильніше «запотівають» вікна.
3. (0,5 б.) Олово легко розплавити, нагріваючи його полум’ям газового пальника. Виберіть правильне твердження.
А При плавленні олова виникає кристалічна решітка.
Б У процесі плавлення температура олова не змінюється.
В У розплавленому олові відстані між атомами набагато більші за розміри самих атомів.
Г У процесі плавлення температура олова збільшується.
Середній рівень
4. (1 б.) Піднімальний кран підняв плиту масою 500 кг на висоту 6 м. Плита рухалася з постійною швидкістю. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.
А Кінетична енергія плити при підйомі збільшувалася.
Б Потенціальна енергія плити збільшилася на 30 кДж.
В Піднімальний кран виконав роботу 3 кДж.
Г Потенціальна енергія плити перейшла в кінетичну.
5. (1 б.) У плавильній печі в спеціальній посудині знаходиться розплавлене золото масою 50 г. Піч вимикають. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.
А Золото твердне при температурі, більшій за 1000 °C.
Б У процесі тверднення золото передає оточуючим тілам кількість теплоти, більшу за 5 кДж.
В У процесі тверднення внутрішня енергія золота збільшується.
Г Посудина може бути виготовлена зі сталі.
6. (1 б.) При кипінні 10 г води перетворилися на пару. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.
А Воді передано більше 10 кДж теплоти.
Б Внутрішня енергія 10 г води більше, ніж внутрішня енергія 10 г пари за тієї самої температури.
В При кипінні води її температура залишалася рівною 100 °C.
Г Воді передано менше 20 кДж теплоти.
Достатній рівень
7. (2 б.) Автомобіль їде по горизонтальній дорозі зі швидкістю 72 км/год, розвиваючи потужність 20 кВт. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.
А Кінетична енергія автомобіля не змінюється.
Б За 10 хв двигун виконує роботу 12 МДж.
В Потенціальна енергія автомобіля під час руху переходить у кінетичну.
Г Сила тяги автомобіля дорівнює 1 кН.
8. (2 б.) На рисунку наведений графік залежності від часу температури металу, вийнятого з плавильної печі. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.
А Ділянка 2 відповідає остиганню рідкого металу.
Б Метал може бути міддю.
В На ділянці 3 у металу відсутня кристалічна решітка.
Г Ділянка 1 відповідає твердненню рідкого металу.
9. (2 б.) Водяну пару масою 1 кг, узяту при температурі 100 °C, перетворили у воду при температурі 20 °C. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.
А У даному процесі виділилося 2,3 МДж теплоти.
Б При конденсації пари енергія поглинається.
В У даному процесі пари передано більше 2,5 МДж теплоти.
Г Внутрішня енергія води, що вийшла, більше внутрішньої енергії пари.
Високий рівень
10. (3 б.) Маляр за до рухомого блока масою 2 кг підняв на висоту 5 м цебро масою 8 кг. Цебро рухалося рівномірно. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.
А Маляр прикладає силу 40 Н.
Б При використанні рухомого блока програють у відстані в 2 рази.
В Потенціальна енергія цебра збільшилася на 400 Дж.
Г Маляр виконав роботу, більшу за 450 Дж.
11. (3 б.) Щоб розплавити 1 т залізного лому, узятого при температурі 35 °C, витратили 100 кг кам’яного вугілля. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.
А При повному згорянні вугілля масою 100 кг виділяється кількість теплоти, більша за 2500 МДж.
Б ККД установки в цьому випадку більше 40 %.
В Залізу передана кількість теплоти, що перевищує 800 МДж.
Г ККД установки в цьому випадку менше 45 %.
12. (3 б.) Щоб одержати воду зі 100 кг льоду, узятого при температурі –15 °С, 3 кг природного газу спалюють у печі із ККД 40 %.
Питома теплота згоряння газу 44 МДж/кг. Відзначте, які з наведених тверджень правильні, а які — неправильні.
А При повному згорянні газу виділяється кількість теплоти, більша за 108 Дж.
Б Щоб нагріти й розплавити лід, треба затратити кількість теплоти, меншу за 30 МДж.
В На нагрівання води, що утворилася при плавленні льоду, витрачена кількість теплоти, більша за 15 МДж.
Г Вода нагріється до температури вище 52 °С