Механические колебания и волны 9 класс

Механические
колебания и
волны

Механические колебания

Виды колебаний
Затухающие колебания – это
колебания, амплитуда
которых, под действием сил
трения или сопротивления,
со временем уменьшается,
и через некоторый промежуток
времени становится равной «0»,
т.е. тело останавливается в
точке равновесия.

Незатухающие колебания – это
колебания, амплитуда которых
со временем не изменяется, силы трения, сопротивления отсутствуют.
Виды колебаний

График незатухающих колебаний
График
затухающих
колебаний
Виды колебаний

Виды колебаний

Виды колебаний
Свободные колебания –
колебания, происходящие
под действием внутренних сил в колебательной системе
за счёт первоначального
запаса энергии.
Вынужденные колебания –
колебания, происходящие
под воздействием
внешних сил, периодически
изменяющихся с течением
времени.

Нитяной и пружинный
маятники

1) Формула
периода колебания
пружинного
маятника

2) Формула
периода колебания
математического
маятника

Резонанс

Резонанс – это резкое возрастание
амплитуды вынужденных
колебаний.
Резонанс возникает только в том случае, когда частота собственных колебаний совпадает с частотой вынуждающей силы.

Механические волны

Механические волны
Механические волны – процесс
распространения механических
колебаний в различных средах –
в твёрдых, жидких и
газообразных телах.

Виды механических
волн

Виды механических волн
Поперечная волна – волна, при
распространении которой
частицы среды колеблются
поперёк направления её
распространения. (Она может
распространяться только
в твёрдых телах.)
Продольная волна – волна, при
распространении которой
частицы среды колеблются вдоль
направления её распространения.
(Она может распространяться в
газах, в жидкостях и твёрдых телах.)

Скорость и длина волны
Скорость волны (v) - это скорость распространения
колебаний в упругой среде. Скорость волны
равняется произведению длины волны на её
частоту.
Длина волны ( ) – расстояние, на которое
распространяется волна за время, равное одному
периоду. Длина волны равняется произведению
скорости волны на её период.
λ

Скорость и длина волны

Звуковые волны

Звуковые волны
Звуковые волны – упругие волны,
способные вызывать
слуховые ощущения.
Органы слуха человека способны воспринимать звуки с частотой в пределах примерно от 16 Гц до
20000 Гц. Продольные волны в среде с частотой изменения давления менее 16 Гц называют ИНФРАЗВУКОМ, с частотой более 20000 Гц – УЛЬТРАЗВУКОМ. Инфра- и ультразвуковые волны не воспринимаются человеческим ухом.

в газах < в жидкостях < в твёрдых телах
Воздух - Вода обычная - Железо -
v = 331 м/с v = 1497 м/с v = 5850 м/с
Водяной пар - Ртуть - Медь -
v = 494 м/с v = 1451 м/с v = 4700 м/с
Скорость распространения
звука
в различных средах:

Громкость звука
Громкость звука определяется его амплитудой. Звуковые волны с большой амплитудой изменения звукового давления воспринимаются человеческим ухом как громкие звуки, с малой – как тихие, т.е., чем больше амплитуда колебаний в звуковой волне, тем звук громче.

График зависимости громкости звука
от амплитуды колебаний

Высота звука
Высота звука определяется его частотой. Звуковые колебания высокой частоты называются звуками высокого тона, низкой – низкого тона, т.е., чем больше частота колебаний в звуковой волне, тем выше звук.

График зависимости высоты звука
от частоты колебаний

Эхо и реверберация
Эхо – это звуковые волны,
отражённые от
какого-либо препятствия
и возвратившиеся к своему
источнику.
Реверберация – увеличение
длительности звука,
вызванное его
отражениями от различных
препятствий.

Акустический резонанс
Камертон
Звуковые волны, встречаясь с любым телом, вызывают вынужденные колебания. Если частота собственных свободных колебаний тела совпадает с частотой звуковой волны, то условия для передачи энергии от звуковой волны телу оказываются наилучшими, амплитуда вынужденных колебаний при этом достигает максимального значения – наблюдается акустический резонанс.

Акустический резонанс. Камертон.

Акустический резонанс. Камертон.
Наблюдать акустический
резонанс можно в опыте с двумя одинаковыми
камертонами на
резонаторных ящиках.

Сейсмические волны

Сейсмические волны
Сейсмические волны – волны в земной
коре, возникающие при землетрясениях.
В упругой земной коре возможно распространение как продольных, так и поперечных волн. Продольные сейсмические волны называют
Р-волнами (v = 8-10 км/c), а поперечные – S-волнами (v = 5 км/с).
Также есть L-волны – волны, распространяющиеся во все стороны от эпицентра по поверхности земли.

Сейсмические волны