Механические волны Лекцию подготовил Волчков С.Н.

План лекции: 1.Волновые явления 2.Поперечные и продольные волны 3.Длина волны 4.Уравнение волны 5.Звуковые волны 6.Интерференция волн 7. Дифракция волн

Отдельные частицы любого тела – твердого, жидкого или газообразного – взаимодействуют друг с другом. Поэтому, если в каком-либо участке упругой среды возникнет деформация, то по прекращении внешних воздействий она не останется на месте, а начнет распространятся в среде во всех направлениях.

Изменение состояния среды, распространяющееся в пространстве с течением времени, называется волной. Механические волны возникают благодаря силам упругости – упругие волны.

Волны могут иметь различную форму. Волновым импульсом (или одиночной волной) называется сравнительно короткое возмущение (всплеск) произвольной формы. Если возмущение среды вызывается периодической внешней силой, меня- ющейся со временем по гармони- ческому закону, то вызываемые ею волны называются гармоническими.

При распространении волны происходит передвижение формы (перемещение определен- ного состояния колеблющейся среды), но не перенос вещества, в котором распространяется волна. Волны имеют вид бегущих вперед округлых валов.

Волны любой природы не распространяются в пространстве мгновенно. Их скорость конечна.

Если при распространении волны частицы среды совершают колебания в направлении, перпендикулярном направлению распростране- ния волны, то такие волны называются поперечными.

Если колебания частиц среды происходят в направлении, в котором распространяется волна, то такая волна называется продольной.

При распространении волны происходит передача движения от одного участка тела к другому. С передачей движения волной связана передача энергии без переноса вещества.

Расстояние, на которое распространяются колебания за один период, называется длиной волны. Длиной волны называется наименьшее расстояние между точками, колеблющимися с одинаковыми фазами.

Скорость распространения волны равна произведению ее длины на частоту колебаний.

Уравнение бегущей волны

Акустика – учение о звуке. Акустические колебания – колебания с частотой от 16 до Гц.

Звук, издаваемый гармонически колеблющимся телом, называют музыкальным тоном или просто тоном. Высота звука (высота тона) определяется частотой колебаний. Громкость характеризует субъективное звуковое ощущение и пропорциональна интенсивности звука – объективной энергетической характеристике акустических волн. (Интенсивность звука определяется амплитудой колебаний: пропорциональна квадрату амплитуды.)

Сложение в пространстве двух (или нескольких) волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуды результирующих колебаний в различных точках пространства, называется интерференцией.

Амплитуда колебаний среды в данной точке будет максимальной, если разность хода двух волн, возбуждающих колебания в этой точке, равна целому числу длин волн. Амплитуда колебаний среды в данной точке минимальна, если разность хода двух волн, возбуждающих колебания в этой точке, равна нечетному числу полуволн.

Для получения устойчивой интерференционной картины необходимо, чтобы источники волн имели одинаковую частоту и фазы их колебаний совпадали или отличались на некоторую постоянную (не зависящую от времени) величину. Источники, удовлетворяющие этим условиям, называются когерентными.

Отклонение от прямолинейного распространения волн, огибание волнами препятствий называется дифракцией.