фізика механічні хвилі

фізика механічні хвилі

Якщо її туго натягнути, а потім бічним різким рухом створити на другому (незакріпленому) її кінці обурення, то можна побачити, як воно по всій довжині мотузки пробіжить до опори і відіб`ється назад. Кругові рухи частинок на поверхні рідини, і особливо при великих коливаннях, супроводжуються їх повільним, але безперервним переміщенням у напрямку поширення хвилі. Якщо в пружною середовищі (рідкої, твердої, газоподібної) порушити коливання її часток, то внаслідок взаємодії між ними воно буде поширюватися зі швидкістю u. Так, якщо в газоподібному або рідкому середовищі буде перебувати тіло, що коливається, то його рух почне передаватися всім прилеглим до нього частинкам. Оскільки швидкість поширення механічної хвилі знаходиться в повній залежності від властивостей середовища, то її довжина &lambda - під час переходу з однієї середовища в іншу змінюється. 1 показана поздовжня хвиля, яка представляє собою коливання плоских шарів середовища; напрямок, уздовж якого коливаються шари, збігається з напрямком поширення хвилі (тобто перпендикулярно шарам). Важливо відзначити, що частинки середовища при проходженні хвилі здійснюють коливання поблизу незмінних положень рівноваги, тобто в середньому залишаються на своїх місцях. Взагалі, довжина хвилі дорівнює відстані (вздовж напрямку поширення хвилі) між двома найближчими частинками середовища, що коливаються однаково (тобто з різницею фаз, що дорівнює 2. Використовуючи довгу пружину, можна одержати поперечні хвилі, якщо здійснювати коливання незакріпленого кінця перпендикулярно поздовжній осі пружини (рис. Як під час поширення і поздовжніх, і поперечних хвиль частинка середовища, що лежить на відстані х від місця початкового збурення, почне коливатися лише тоді, коли до неї дійде збурення, що поширюється в середовищі. На відміну від рідин і газів, у твердих тілах можливе поширення й поперечних хвиль, оскільки вони виникають внаслідок зміщення або зсуву одних шарів середовища відносно інших. Внаслідок того, що поширення поздовжніх хвиль пов язане з деформацією стиску, поперечних — з деформацією зсуву, швидкості їх поширення будуть відрізнятися. Світ навколишніх звуків різноманітний і складний, проте ми досить легко орієнтуємося в ньому й можемо безпомилково відрізнити спів птахів від шуму міської вулиці. Для характеристики енергії, яку переносять хвилі, використовують поняття інтенсивності хвилі (i), яке визначається відношенням енергії w, що переноситься хвилею, до добутку часу t і площі поверхні s, через яку поширюється хвиля, й розташовану перпендикулярно до напрямку поширення хвилі. іншими словами, інтенсивність хвилі є потужністю (р), яка переноситься хвилями через поверхню одиничної площі перпендикулярно до напряму поширення хвилі. Шум — сукупність різноманітних короткочасних звуків (хрускіт, шелест, стукіт тощо), є накладенням великої кількості коливань із близькими амплітудами, але різними частотами (має суцільний спектр). Спосіб орієнтації або дослідження навколишніх об єктів, що ґрунтується на випромінюванні ультразвукових імпульсів з подальшим сприйманням відбитих імпульсів (луни) від різних об єктів, називається ехолокацією, а відповідні прилади — ехолокаторами.

— довжина хвилі; v 1 — швидкість поширення хвиль, створених нерухомим джерелом; v 2 — швидкість джерела хвиль відносно середовища (при наближенні до джерела — додатна, при видаленні — від ємна); v 0 — частота випромінюваних хвиль. Наявність джерела звуку; наявність пружного середовища між джерелом звуку і вухом; частота коливань джерела звуку має перебувати в межах 16—20 000 гц; потужність звукових хвиль має бути достатньою для того, щоб викликати відчуття звуку.

Хвиля від катера, що проходить по озеру, дійшла до берега через проміжок часу 5, 0 хв причому відстань між сусідніми гребенями дорівнювала 1, 5 м, а проміжок часу між двома послідовними ударами хвиль об берег 4. Посібник містить теоретичний матеріал у систематизованому вигляді, а також приклади типових задач та завдання для самостійного розв’язування по означеній темі. Даний навчальний посібник призначений для студентів і курсу технікумів, коледжів, училищ, а також може бути використаний учнями 11 класу і викладачами фізики середніх навчальних закладів освіти.

Надлишкова енергія, набута точкою внаслідок виведення її з положення рівноваги не повинна повністю витрачатися на подолання опору середовища під час повернення в це положення. Вимушені – здійснюються під дією повертальної сили, сили опору середовища і зовнішньої періодично діючої сили; характер коливань залежить від співвідношення цих сил. Період т (с) – характеризує періодичність коливань і вимірюється часом, затраченим на одне повне коливання тобто мінімальний проміжок часу, через який повторюється певне значення змінної величини, що характеризує коливальну систему.

(1; рад) – визначає стан коливальної системи при заданій амплітуді в довільний проміжок часу, тобто характеризує положення і напрям руху коливальної точки в даний момент часу і показує, яка частина періоду пройшла від початку коливань. Гармонічні коливання – коливання, під час яких характеристики миттєвого стану коливальної системи змінюються з плином часу за законом синуса або косинуса. Я вище різкого зростання амплітуди вимушених коливань у разі наближення частоти дії зовнішньої періодичної сили до частоти вільних коливань системи називають резонансом. Графік залежності амплітуди коливань від частоти під час резонансу називається резонансною кривою резонансна крива тим гостріша, чим менші втрати енергії в системі. Ці втрати можуть бути зумовлені внутрішнім тертям середовища, тобто чим менший коефіцієнт в’язкості (внутрішнього тертя) середовища, тим яскравіше проявляється резонанс (тим гостріше резонансна крива) (див. Явище резонансу може бути корисним, оскільки воно дає змогу навіть за допомогою малої сили суттєво збільшити амплітуду, наприклад, укладання бетону за допомогою вібраторів. З метою запобігання цьому слід заздалегідь обчислювати частоти коливань різних машин, засобів транспорту, фундаментів тощо, щоб у звичайних умовах їх експлуатації не міг настати резонанс. За графіком х (t) визначити 1) амплітуду зміщення; 2) період; 3) початкову фазу; 4) частоту; 5) циклічну частоту; 6) амплітуду швидкості; 7) амплітуду прискорення; 8) рівняння зміни зміщення; 9) рівняння зміни швидкості; 10) рівняння зміни прискорення. 1) амплітуду швидкості; 2) циклічну частоту; 3) початкову фазу; 4) частоту; 5) період; 6) амплітуду зміщення; 7) амплітуду прискорення; 8) рівняння залежності зміщення від часу; 9) рівняння зміни прискорення. З а графіком х (t) визначити 1) амплітуду зміщення; 2) циклічну частоту; 3) початкову фазу; 4) частоту; 5) період; 6) амплітуду швидкості; 7) амплітуду прискорення; 8) рівняння зміни швидкості; 9) рівняння зміни прискорення. На тіло діятимуть (якщо знехтувати силами тертя і опору повітря) сила тяжіння і сила натягу нитки, рівнодійна яких і буде надавати матеріальній точці прискорення, яке буде напрямлене в бік положення рівноваги.

Згідно з цією формулою можна зробити висновок, що період коливань математичного маятника не залежить від маси тіла, а визначається лише довжиною підвісу і прискоренням вільного падіння (закон гюйгенса). Якщо вивести тіло зі стану рівноваги, перемістивши його вздовж осі ох на відстань x = ± a (ліворуч або праворуч), а потім відпустити, то маятник буде вільно коливатися під дією сили пружності за законом x = asin. Як видно з формул період і частота коливань пружинного маятника не залежать від прискорення вільного падіння, а визначаються лише масою підвішеного тіла і жорсткістю пружини.

У процесі коливання згідно із законом збереження енергії відбувається перетворення кінетичної енергії в потенціальну і, навпаки, але повна механічна енергія замкненої системи має залишатися незмінною. Зі збільшенням кінетичної енергії системи зменшується її потенціальна енергія і, навпаки, але сума кінетичної і потенціальної енергій в довільний момент часу залишається сталою. Швидкість поширення хвилі – величина скінченна, тому чим далі знаходиться ця точка середовища від джерела, тим більше часу потрібно для того, щоб хвиля надійшла до цієї точки, і тим пізніше в ній почнуться коливання. К ожна точка поверхні, якої досягла в даний момент хвиля, є точковим джерелом вторинних хвиль, причому поверхня, дотична до цих вторинних хвиль, буде хвильовою поверхнею в наступний момент часу.

При падінні на плоску межу поділу двох різних середовищ плоска хвиля частково відбивається, частково проходить в інше середовище, залишаючись плоскою, але міняє при цьому свій напрям поширення (заломлюється). інтерференція – явище додавання (накладання) двох когерентних хвиль у просторі, внаслідок чого спостерігається стійка в часі інтерференційна картина – постійний у часі розподіл амплітуд результуючої хвилі у різних точках простору, при якому відбувається стійке в часі їх взаємне підсилення в одних точках простору і ослаблення в інших, залежно від співвідношення між фазами цих хвиль. Якщо, наприклад, завдати удару по камертону і піднести до нього малу кульку, то звук можна буде чути доти, доки кулька буде відскакувати від камертона, що свідчить про його коливання. Повітряні стовпи у духових інструментах, завихрення повітря під час турбулентного обтікання куль, мін, снарядів, надзвукових літаків, досить рідко – коливання рідин.

Коментарі

Популярні дописи з цього блогу

контрольна робота займенник тести 6 клас з відповідями

набір букв українського алфавіту

контрольні роботи з української мови 9 клас з відповідями