teoría de los sonidos

La teoría del sonido es una rama de la mecánica continua que describe la transmisión de energía mecánica a través de vibraciones . El nacimiento de la teoría del sonido ^[1] es la publicación del libro Un tratado sobre la transmisión de energía por vibraciones en 1918 por el científico rumano Gogu Constantinescu .

UNO de los problemas fundamentales de la ingeniería mecánica es el de transmitir la energía que se encuentra en la naturaleza, después de una transformación adecuada, a algún punto en el que pueda estar disponible para realizar un trabajo útil. Los métodos de transmisión de potencia conocidos y practicados por los ingenieros se incluyen en términos generales en dos clases: mecánicos, incluidos los métodos hidráulicos, neumáticos y con cables metálicos; y métodos eléctricos....Según el nuevo sistema, la energía se transmite de un punto a otro, que puede estar a una distancia considerable, mediante variaciones impresas de presión o tensión que producen vibraciones longitudinales en columnas sólidas, líquidas o gaseosas. La energía se transmite mediante cambios periódicos de presión y volumen en la dirección longitudinal y puede describirse como transmisión de energía por ondas o transmisión de ondas mecánica . – Gogu Constantinescu ^{[2] [3]}

Posteriormente la teoría se amplió en electrosónico, hidrosónico, sonostereosónico y termosónico. La teoría fue el primer capítulo de las aplicaciones del flujo compresible y expuso por primera vez la teoría matemática del fluido compresible, y se consideró una rama de la mecánica continua . Las leyes descubiertas por Constantinescu, utilizadas en sonicidad, son las mismas que las leyes utilizadas en electricidad.

Capítulos de libros

El libro Un tratado sobre la transmisión de potencia por vibraciones tiene los siguientes capítulos:

1. Introductorio
2. Principios físicos elementales
3. Definiciones
4. Efectos de la capacidad , la inercia , la fricción y las fugas en las corrientes alternas
5. Ondas en tubos largos
6. Alternando en tubos largos permitiendo la fricción.
7. Teoría de los desplazamientos – motores
8. Teoría de los resonadores
9. Corrientes de alta frecuencia
10. Líneas cargadas
11. Transformadores

George Constantinescu definió su trabajo de la siguiente manera.

Teoría de los sonidos: aplicaciones.

El escuadrón nº 55 de DH4, el primer avión que entró en servicio activo equipado con el CC Gear, llegó a Francia el 6 de marzo de 1917.

• El engranaje de sincronización Constantinesco , utilizado en aviones militares para permitirles apuntar a los oponentes sin dañar sus propias hélices.
• cambio automático
• Sonic Drilling , fue una de las primeras aplicaciones desarrolladas por Constantinescu. Un cabezal de perforación sónico funciona enviando vibraciones resonantes de alta frecuencia a lo largo de la sarta de perforación hasta la broca, mientras el operador controla estas frecuencias para adaptarse a las condiciones específicas de la geología del suelo/roca.
• Convertidor de par . ^[4] Una aplicación mecánica de la teoría sónica sobre la transmisión de potencia mediante vibraciones. La potencia se transmite desde el motor al eje de salida a través de un sistema de palancas oscilantes e inercias.
• Motor sónico

Principios físicos elementales

Si v es la velocidad con la que las ondas viajan a lo largo del tubo, y n el número de revoluciones de la manivela a , entonces la longitud de onda λ es:

${\displaystyle \lambda ={\frac {v}{n}}\,}$
Suponiendo que la tubería es finita y cerrada en el punto r situado a una distancia que es múltiplo de λ , y considerando que el pistón es más pequeño que la longitud de onda, en r la compresión de la onda se detiene y se refleja, viajando la onda reflejada hacia atrás a lo largo de la tubería. .

Definiciones

Corrientes de fluido alternas

Considerando cualquier caudal o tubería, si:

ω = el área de la sección de la tubería medida en centímetros cuadrados;

v = la velocidad del fluido en cualquier momento en centímetros por segundo;

y

i = el flujo de líquido en centímetros cúbicos por segundo,

entonces nosotros tenemos:

yo = v ω

Suponiendo que la corriente de fluido es producida por un pistón que tiene un movimiento armónico simple, en un cilindro de pistón que tiene una sección de Ω centímetros cuadrados. Si tenemos:

r = el equivalente de la manivela en centímetros

a = la velocidad angular de la manivela o las pulsaciones en radianes por segundo.

n = el número de rotaciones de la manivela por segundo.

Entonces:

El flujo del cilindro a la tubería es: i = I sen ( at + φ )

Dónde:

I = ra Ω (el flujo alterno máximo en centímetros cuadrados por segundo; la amplitud del flujo).

t = tiempo en segundos

φ = el ángulo de la fase

Si T= período de una alternancia completa (una revolución de la manivela) entonces:

a = 2π norte ; donde norte = 1/T

La corriente efectiva se puede definir mediante la ecuación:

${\displaystyle I_{eff}^{2}={\frac {1}{T}}\int \limits _{0}^{T}i^{2}\,dt}$y la velocidad efectiva es: ${\displaystyle v_{eff}={\frac {I_{eff}}{\omega }}}$

El volumen sistólico δ vendrá dado por la relación:

${\displaystyle \delta =2r\Omega =2{\frac {I}{a}}}$

Presiones alternas

Las presiones alternas son muy similares a las corrientes alternas de la electricidad. En una tubería por donde circulan las corrientes tendremos:

${\displaystyle p=H\sin {(at+\Phi )}+p_{m}}$; donde H es la presión alterna máxima medida en kilogramos por centímetro cuadrado. el ángulo de fase; que representa la presión media en la tubería. ${\displaystyle \Phi =}$ ${\displaystyle p_{m}}$

Considerando las fórmulas anteriores:

la presión mínima es y la presión máxima es ${\displaystyle P_{min}=P_{m}-H}$ ${\displaystyle P_{max}=P_{m}+H}$

Si p ₁ es la presión en un punto arbitrario y p ₂ presión en otro punto arbitrario:

La diferencia se define como fuerza hidromotriz instantánea entre el punto p ₁ y p ₂ , representando H la amplitud. ${\displaystyle h=p_{1}-p_{2}=H\sin {(at+\Phi )}}$

La fuerza hidromotriz efectiva será: ${\displaystyle H_{eff}={\frac {H}{\sqrt {2}}}}$

Fricción

En la corriente alterna que fluye a través de una tubería, hay fricción en la superficie de la tubería y también en el líquido mismo. Por tanto, la relación entre la fuerza hidromotriz y la corriente se puede escribir como:

${\displaystyle H=Ri}$; donde R = coeficiente de fricción en ${\displaystyle {\frac {kg.sec.}{cm.^{5}}}}$

Mediante experimentos, R se puede calcular a partir de la fórmula:

${\displaystyle R=\epsilon {\frac {\gamma lv_{eff}}{2g\omega d}}}$;

Dónde:

• ${\displaystyle \gamma }$es la densidad del líquido en kg por cm. ³
• l es la longitud del tubo en cm.
• g es la aceleración gravitacional en cm. por segundo ²
• ${\displaystyle \omega }$es la sección del tubo en centímetros cuadrados.
• v _eff es la velocidad efectiva
• d es el diámetro interno de la tubería en centímetros.
• ${\displaystyle \epsilon =0.02+{\frac {0.18}{\sqrt {v_{eff}d}}}}$para el agua (una aproximación a partir de datos experimentales).
• h es la fuerza hidromotriz instantánea

Si introducimos en la fórmula, obtenemos: ${\displaystyle \epsilon }$

${\displaystyle R={\frac {\gamma l}{g\omega }}{\big (}0.01{\frac {v}{d}}+{\frac {0.09}{d}}{\sqrt {\frac {v_{eff}}{d}}}{\big )}}$que equivale a:

${\displaystyle 100k={\frac {v_{eff}}{d}}+{\frac {9}{d}}{\sqrt {\frac {v_{eff}}{d}}}={\frac {v_{eff}}{d}}{\big (}1+{\frac {9}{v_{eff}}}{\sqrt {\frac {v_{eff}}{d}}}{\big )}}$; introducir k en la fórmula da como resultado ${\displaystyle R=k{\frac {\gamma l}{g\omega }}}$

Para tuberías con un diámetro mayor, se puede lograr una velocidad mayor para el mismo valor de k. La pérdida de potencia por fricción se calcula mediante:

${\displaystyle W={\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}hi\,dt}$, poner h = Ri da como resultado:

${\displaystyle W={\frac {1}{T}}\int _{0}^{T}Ri^{2}\,dt={\frac {R}{T}}\int _{0}^{T}i^{2}\,dt={\frac {RI^{2}}{2}}}$

Por lo tanto: ${\displaystyle W={\frac {RI^{2}}{2}}={\frac {HI}{2}}=H_{eff}\times I_{eff}}$

Capacidad y condensadores.

Definición: Los condensadores hidráulicos son aparatos para realizar alteraciones en el valor de las corrientes de fluido, presiones o fases de corrientes de fluido alternas. El aparato se compone normalmente de un cuerpo sólido móvil que divide la columna de líquido y que está fijado elásticamente en una posición intermedia, de modo que sigue los movimientos de la columna de líquido.

La función principal de los condensadores hidráulicos es contrarrestar los efectos de inercia debidos a masas en movimiento.

Notas

1. "Teoría de la transmisión de ondas; tratado sobre la transmisión de potencia mediante vibraciones". 1922.
2. Constantinesco, G. Teoría del sonido: tratado sobre la transmisión de potencia mediante vibraciones. El Almirantazgo, Londres, 1918
3. "Teoría de la transmisión de ondas; tratado sobre la transmisión de potencia mediante vibraciones". 1922.
4. "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2012 . Consultado el 17 de marzo de 2010 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)

Referencias

• https://archive.org/stream/theoryofwavetran00consrich#page/n3/mode/2up
• http://www.rexresearch.com/constran/1constran.htm
• Constantinesco, G. Teoría del sonido: tratado sobre la transmisión de potencia mediante vibraciones. El Almirantazgo, Londres, 1918.
• Constantinesco, G., Sonics. Trans. Soc. of Engineers, Londres, junio de 1959
• Clark, R.Edison, El hombre que hizo el futuro. Macdonald y Jane's, Londres, 1977.
• McNeil, I., George Constantinesco, 1881-1965 y el desarrollo de la transmisión de potencia sónica. Extracto del volumen 54, trad. de la Sociedad Newcomen, Londres, 1982–83.
• Constantinesco, G., Cien años de desarrollo en ingeniería mecánica. Trans. Soc. of Engineers, Londres, septiembre de 1954.
• http://www.gs-harper.com/Mining_Research/Power/Sonics005.asp
• Constantinesco, G. Transmisión del poder el presente, el futuro. Documento leído ante la Institución de Ingenieros y Constructores Navales de la Costa Noreste en Newcastle upon Tyne, el 4 de diciembre de 1925. Reimpreso por orden del consejo. Institución de ingenieros y constructores navales de la costa noreste, Newcastle upon Tyne, 1926.
• https://web.archive.org/web/20090603102058/http://www.rri.ro/arh-art.shtml?lang=1&sec=9&art=3596
• http://www.utcluj.ro/download/doctorat/Rezumat_Carmen_Bal.pdf
• http://www.rexresearch.com/constran/1constran.htm
• http://imtuoradea.ro/auo.fmte/files-2008/MECANICA_files/MARCU%20FLORIN%201.pdf
• http://dynamicsflorio.webs.com/arotmm.htm