Читайте также:
|
|
Упругими волнами называются механические возмущения, распространяющиеся в упругой среде. При распространении волны частицы среды не движутся вместе с волной, а колеблются (смещаются) около положений равновесия. От частицы к частице среды передается колебательное движение и энергия.
Основным свойством любой волны является перенос энергии без переноса вещества
Источником волны является колебание среды, которое распространяется от источника в виде волны. Распространение волны обусловлено силами взаимодействия между соседними участками среды. Упругая волна называется гармонической, если колебания частиц среды являются гармоническими. Упругие волны бывают поперечными и продольными.
В поперечных волнах частицы колеблются перпендикулярно направлению распространения.
Поперечные волны распространяются в средах, в которых возникают упругие возвращающие силы при деформациях сдвига, то есть только в твердых телах. Например, поперечные волны в резиновом шнуре, веревке.
На рис. 1 показана гармоническая поперечная волна, распространяющаяся со скоростью v вдоль оси ОХ. Смешения S частиц среды происходят перпендикулярно направлению распространения волны. Место максимального смещения частиц среды на амплитуду А называется гребнем волны. Длину волны λ определяют как расстояние между соседними гребнями волны. Расстояние λ проходит волна за один период T колебания частиц среды.
Рис.1
Поэтому скорость волны
v= λ/T= λv, (1)
где v - линейная частота колебаний частиц среды.
рассматривать длину волны λ от точки О, то ей соответствует время, равное периоду колебаний T, и фаза 2π. Следовательно, гребню волны соответствует фаза колебаний 𝜋/2.
Продольной волной называют волну, в которой частицы среды колеблются в направлении распространения волны. На рис.2 схематично показано движение продольной волны сжатия вдоль пружины.
Рис.2
Продольные волны распространяются в средах, где упругие возвращающие силы возникают при деформациях сжатия и растяжения. Поэтому продольные волны распространяются в твердых, жидких и газообразных средах.
Области сжатия и разряжения продольной волны соответствуют гребням и впадинам поперечной волны.
Важным примером продольной волны является звуковая волна в воздухе. Например, колеблющаяся мембрана М источника звука (телефон, динамик)
Рис.3
создает области сжатия и разряжения в воздухе (рис.3)
Каждый участок воздуха, по которому идет продольная волна, совершает малые по размаху колебания, а сама волна может распространяться на большие расстояния.
Рис.4
К продольной волне также применимы понятия длины волны λ, частоты v и скорости V движения:
Длина волны λ равна расстоянию между соседними областями сжатия или растяжения. Частота v - это число сжатий (или растяжений), проходящих в единицу времени через данную точку. Скорость продольной волны определяется как скорость, с которой движется область сжатия (растяжения), и вычисляется так же, но формуле (1).
Продольную волну можно представить графически в виде зависимостей: числа витков пружины от координаты х (рис.2), смещения частиц воздуха от положения равновесия (рис.4), плотности молекул воздуха от координаты х.
Волна, распространяющаяся в пространстве и переносящая энергию, называется бегущей волной.
Уравнение плоской гармонической бегущей волны вдоль оси х в среде, не поглощающей энергию, записывается в виде
S(х,t) = А соs𝜔(t-х/v) = А соs(𝜔t-kx), (2)
где S - смещение волны в точке х, А - амплитуда колебаний, 𝜔 = 2𝜋/ Т - циклическая частота, k = 2 𝜋/λ - волновой вектор, λ - длина волны.
Дата добавления: 2015-08-02; просмотров: 152 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
ВЫНУЖДЕННЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ | | | Стоячие волны |