3.3.4. ЭНЕРГИЯ УПРУГОЙ ВОЛНЫ. ПЛОТНОСТЬ ПОТОКА ЭНЕРГИИ

Если в некоторой среде распространяется плоская продольная волна, то этот элемент среды массой =обладает кинетической энергией:

,

где  – скорость элемента.

Потенциальная энергия упругой деформации объемом  имеет вид:

,

где  – модуль Юнга среды.

Тогда полная энергия с учетом (3.15) и (3.16) запишется в виде:

.

Разделив эту энергию на объем , в котором она содержится, получим плотность энергии:

.

Количество энергии dW, переносимое волной через некоторую поверхность в единицу времени dt, называется потоком энергии (Ф) через эту поверхность:

.

Поток энергии в различных точках среды может быть различной интенсивности. Для характеристики течения энергии в разных точках пространства вводится векторная величина, называемая плотностью потока энергии(j) (вектор Умова):

или

,

где  – площадка поверхности; w – плотность энергии; v – фазовая скорость волны.