Механические колебания и волны

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ (уч.10кл.стр.345-346)

Волновой процесс – процесс переноса энергии без переноса вещества.

Механическая волна – возмущение, распространяющееся в упругой среде.

Наличие упругой среды – необходимое условие распространения механической волны.

Перенос энергии и импульса в среде происходит в результате взаимодействия между соседними частицами среды.

Волны бывают продольные и поперечные.

Продольная механическая волна – волна, в которой движение частиц среды происходит в направлении распространения волны.

Поперечная механическая волна – волна, в которой движение частиц среды происходит в направлении перпендикулярном распространению волны.

Продольные волны могут распространяться в любой среде.

Поперечные волны в газа и жидкостях не возникают, так как в них отсутствуют фиксированные положения частиц.

Периодическое внешнее воздействие вызывает периодические волны.

Гармоническая волна – волна, порождаемая гармоническими колебаниями частиц среды.

Длина волны – расстояние, на которое распространяется волна за период колебаний ее источника

λ = vT

v – скорость волны

Скорость механической волны – скорость распространения возмущений в среде

Поляризация – упорядоченность направлений колебаний частиц в среде

Плоскость поляризации – плоскость, в которой колеблются частицы среды в волне.

Линейно-поляризованная механическая волна – волна, частицы которой колеблются вдоль определенного направления (линии)

Поляризатор – устройство, выделяющее волну определенной поляризации

Стоячая волна – волна, образующаяся в результате наложения двух гармонических волн, распространяющихся навстречу друг другу и имеющих одинаковый период, амплитуду и поляризацию

Пучности стоячей волны – положение точек, имеющих максимальную амплитуду колебаний.

Узлы стоячей волны – не перемещающиеся точки волны, амплитуда колебаний которых равна нулю.

На длине l струны, закрепленной на концах, укладывается целое число n полуволн поперечных стоячих волн.

= n (n = 1, 2, 3, …)

Такие волны называются модами колебаний

Мода колебаний для произвольного целого n>1 называется n-й гармоникой или n-м обертоном.

Мода колебаний первой гармоники называется основной модой колебаний.

Звуковые волны – упругие волны в среде, вызывающие у человека слуховые ощущения.

Звуковые волны лежат в пределах 16 Гц – 20 кГц

Скорость распространения звуковых волн определяется скоростью передачи взаимодействия между частицами среды.

Скорость звука в твердом теле, как правило, больше скорости звука в жидкости, которая в свою очередь превышает скорость звука в газе.

Звуковые сигналы классифицируют по высоте, тембру и громкости.

Высота звука – определяется частотой источника звуковых колебаний.

Чем больше частота колебаний, тем выше звук.

Тембр звука – определяется формой звуковых колебаний.

Различие формы колебаний, имеющих одинаковый период, связано с разными относительными амплитудами основной моды и обертонов.

Громкость звука – характеризуется уровнем интенсивности звука.

Интенсивность звука – энергия звуковых волн, падающая на площадь 1 м² за 1 с

Единица измерения интенсивности звука – Вт/м²

Уровень интенсивности звука

β = 10 lg

I – интенсивность звука

I₀ – 10^-12 Вт/м2 – интенсивность, соответствующая порогу слышимости

Единица уровня интенсивности – дБ (децибел)

Порог слышимости – характеризуется минимальной интенсивностью звука, которая может фиксироваться человеческим ухом.

ГАРМОНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ (уч.10кл. стр.69-70, уч.11кл.стр.137)

Виды механических колебаний. Примеры

Определение периодического движения

Определение гармонических колебаний. Примеры

Определение амплитуды

Определение фазы колебаний

Определение начальной фазы колебаний

Определение и формула периода. Единицы измерения

Определение и формула частоты. Единицы измерения

Определение циклической частоты. Ее связь с периодом и частотой

Представление гармонических колебаний в виде векторных диаграмм (уч.11кл.стр.137-139)

Сложение гармонических колебаний.

Энергия при гармонических колебаниях. ДОПОЛНИТЬ

Колебаниями называются процессы, характеризуемые определённой повторяемостью со временем.

Гармоническими называют колебания, при которых какая-либо физическая величина, описывающая процесс, из­меняется со временем по закону косинуса или синуса:

x(t) = A cos(ωt + α)

В частности колебания, возникающие в системе с одной возвращающей силой, пропорциональной деформации, являются гармоническими.

Выясним физический смысл постоянных A, w, a, входящих в это уравнение гармонических колебаний.

Константа А называется амплитудой колебания.

Амплитуда – это наибольшее значение, которое может принимать колеблющаяся величи­на.

Согласно определению, амплитуда она всегда положительна.

Выражение wt+a, стоящее под знаком косинуса, называют фазой колебания.

Она позволяет рассчитать значение колеблющейся величины в любой момент времени.

Постоянная величина a представляет собой значение фазы в момент вре­мени t =0 и называется начальной фазой колебания.

Значение начальной фазы определяется выбором начала отсчёта времени.

Минимальный интервал, через который происходит повторение движения тела, называется периодом колебаний Т.

Единица измерения – с (секунда)

Физическая величина, обратная периоду колебаний и характеризующая количество колебаний в единицу времени, называется частотой:

ν =

Единица измерения - Гц (Герц) = с^-1. (В честь ученого Генриха Герца)

Величина w получила название циклической частоты, физический смысл которой связан с понятиями периода и частоты колебаний.

Дата добавления: 2015-11-14