Конспект по физике. Модуль 10. Механические волны

39 Механические волны

Распространение колебаний от точки к точке, от частицы к частице в упругой среде называется механической волной.

Волна представляет собой колебания, которые при своем распространении не переносят с собой вещество. Волны переносят энергию из одной точки пространства в другую.

Виды волн: поперечные, продольные.

Если смещение частиц происходит перпендикулярно направлению распространения волны, то волна называется поперечной

Если смещение частиц совершается вдоль направления распространения волны, то такие волны называются продольными

Параметры волны

1.υ – скорость распространения волны - скорость перемещения гребня или впадины в поперечной волне.

2. λ - длина волны - расстояние, на которое распространяется волна за время равное периоду колебания.

3. Т – период волны - время, за которое волна проходит путь λ.

4. ν - частота колебаний волны - число волн, возникающих за 1 секунду.

5. х_m - амплитуда колебаний волны - наибольшее смещение тела от его положения равновесия.

Причины возникновения механических волн: 1.Упругая среда (частицы среды взаимодействуют за счет сил упругости), 2.Инертность частиц.

Волновая поверхность – геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковой фазе.

Волновой фронт – геометрическое место точек, до которых доходят колебания к моменту времени t

Луч – линия перпендикулярная волновой поверхности (эта линия показывает направление распространения волны)

Свойства волн

Принцип Гюйгенса: каждая возбужденная волной точка сама становится источником элементарных волн. Огибающая элементарных волн дает новое положение волнового фронта.

Принцип суперпозиции волн: при распространении в среде нескольких волн каждая из них распространяется так, как будто другие волны отсутствуют.

Законы отражения: 1. Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр в точке падения лежат в одной плоскости. 2. Угол падения равен углу отражения. α=β

Законы преломления: 1. Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр в точке падения лежат в одной плоскости. 2. Отношение синусов угла падения и угла преломления есть величина постоянная и равна отношению скоростей волны в этих средах.

Интерференция волн - устойчивая картина чередования максимумов и минимумов колебаний точек среды при наложении когерентных волн. Когерентные волны – это волны одинаковой частоты с постоянной разностью фаз.

Дифракция волн - отклонение направления распространения волн от прямолинейного у границы преграды (огибание волнами препятствий). Условие: размеры препятствия должны быть сравнимы с длиной волны.

Звуковыми волнами принято называть волны, воспринимаемые человеческим ухом. Диапазон звуковых частот лежит в пределах приблизительно от 16 Гц до 20 кГц.

Механические волны с частотой колебаний меньше 16 Гц - инфразвуковые.

Механические волны с частотой колебаний больше 20000 Гц – ультразвуковые.

Звук - это продольная волна.

Чтобы слышать звук необходимы: 1. Источник звука; 2. Упругая среда между ним и ухом; 3. Определенный диапазон частот колебаний источника звука – между 16 Гц и 20 кГц,
достаточная для восприятия ухом мощность звуковых волн.

Скорость звука зависит от температуры.

В разных газах звук распространяется с разной скоростью.

Отражение звуков от препятствия называют эхо.

Характеристики звука:

высота - зависит от частоты, чем больше частота, тем выше звук;

громкость звука зависит от амплитуды колебаний, чем больше амплитуда, тем громче звук.