1 Лекции по физике. Механика Волновые процессы. Релятивистская механика

2 Волновые процессы В упругой среде возможно распространение колебаний при которых происходит периодическое перемещение частиц среды. При этом говорят, что в среде распространяется волна

3

4 Волновые процессы В общем случае возможны колебания какого либо параметра Р, описывающего состояние среды (давление, температура, магнитный момент и т.д.) Как и механические колебания, колебания среды можно описывать гармоническими функциями Аргументами функции, описывающей колебания среды являются координаты и время.

5 Волновые процессы Уравнение волнового процесса: Р=А cos( t k x 0 ), где А - амплитуда колебаний, k - волновое число k=2 /, - длина волны, - круговая частота, 0 - начальная фаза. Р х

6 Волновые процессы Волновая поверхность - геометрическое место точек волны, имеющих одинаковую фазу. Фронт волны – передняя волновая поверхность наиболее удалённая от источника волны. Луч - геометрическое место точек, вдоль которых происходит распространение фронта волны.

7 Характеристики волны Амплитуда A Фаза t k x+ Период Т=2 / Частота =1/Т Длина волны Волновое число k=2 /

8 Характеристики волны Фазовая скорость v ф – это скорость движения поверхности постоянной фазы: v ф = /k= /Т= фазовая скорость может зависеть от частоты (явление дисперсии). Групповая скорость v гр – это скорость переноса энергии волны: v гр =d /dk

9 Характеристики волны Интенсивность звуковой волны – это энергия, переносимая волной через единичную поверхность, перпендикулярную направлению распространения волны, в единицу времени. Она пропорциональна плотности среды, квадрату амплитуды колебаний и квадрату частоты.

10 Классификация волн По характеру движения волновой поверхности Бегущие – положение поверхности постоянной фазы меняется со временем. Стоячие – положение поверхности постоянной фазы не меняется со временем.

11

12

13 Классификация волн По направлению колебаний Продольные колебания происходят в направлении параллельном направлению распространения волны Поперечные колебания происходят в направлении перпендикулярном направлению распространения волны

14 Классификация волн По физической природе Электромагнитные Звуковые Волны температуры Волны намагниченности

15 Волновые процессы Эффекты, возникающие при распространении волн Отражение Преломление Дифракция Интерференция

16 Использование волновых процессов в сплошной среде Передача информации Эхолокация Дефектоскопия Технологические процессы Медицина

17

18 Лекции по физике Релятивистская механика

19 Релятивистская механика Специальная теория относительности – физическая теория пространства и времени для случая пренебрежимо малых гравитационных полей. Её основу составляют два постулата: Принцип относительности Эйнштейна Принцип постоянства скорости света Общая теория относительности представляет собой релятивистскую теорию гравитации

20 Релятивистская механика Принцип относительности Эйнштейна является распространением принципа относительности Галилея на все физические явления (а не только механические). Он гласит, что все законы природы одинаковы во всех инерциальных системах отсчёта

21 Релятивистская механика Другая формулировка принципа относительности Эйнштейна: Уравнения, выражающие законы природы, инвариантны по отношению к преобразованиям координат и времени от одной инерциальной системы отсчёта к другой.

22 Релятивистская механика Принцип постоянства скорости света утверждает, что скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчёта и не зависит от движения источников и приёмников света

23 Релятивистская механика Из постулатов СТО следует взаимосвязь пространства и времени События одновременные в одной системе координат могут быть не одновременны в другой инерциальной системе Каждое событие характеризуется четырёхмерным вектором (x, y, z, c t) Свойства четырёхмерного пространства- времени отличаются от свойств обычного трёхмерного пространства

24 Релятивистская механика Квадрат расстояния между двумя точками определяется формулой: с 2 t 2 - x 2 - y 2 - z 2 эта величина называется интервалом и является инвариантной по отношению к преобразованиям координат и времени при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой

25 Релятивистская механика Преобразования Лоренца связывают координаты и время в двух различных системах координат, движущихся друг относительно друга

26 Релятивистская механика Преобразования Лоренца y=y z=z

27 Релятивистская механика Следствия из преобразований Лоренца В движущейся системе наблюдается сокращение размеров вдоль направления движения Собственное время в движущейся системе течёт медленнее, чем в неподвижной

28 Релятивистское сокращение

29 Релятивистская механика Релятивистское выражение для кинетической энергии:

30 Релятивистская механика При v

31 Релятивистская механика Связь энергии с массой: E=c 2 m r – это закон взаимосвязи релятивистской массы и энергии

32