Волновые явления

Механические волны
Волна
Виды волн:
продольные волны;
поперечные волны.
Характеристики волн
Уравнение бегущей волны
Задачи

Волна
Изменения состояния среды, распространяющиеся в пространстве с течением времени.
В упругой среде деформация распространяется во всех направлениях.

Основное свойство волн
В поперечных и в продольных волнах переноса вещества в направлении распространения волны не происходит.
Волны переносят энергию колебаний от одной точки среды к другой.

Волновой импульс
Одиночная волна – сравнительно короткое возмущение (всплеск) произвольной формы

Продольные волны
Волны в которых колебания частиц происходят вдоль направления распространения волны.
распространяются в любых средах – твердых, жидких и газообразных.

Поперечные волны
Волны в которых колебания частиц происходят перпендикулярно направлению распространения волны.
распространяются в жидкой и газообразной.
средах

Простейшая одномерная модель твердого тела
Для распространения механических волн среда должна обладать инертными и упругими свойствами.
Продольные волны
в твердом теле - деформации растяжения или сжатия
в жидкостях или газах деформации уплотнения или разрежения.

Характеристики волн
амплитуда Хм колебания частиц,
частотой f(ν)
длиной волны λ.
Синусоидальные (гармонические) волны распространяются в однородных средах с некоторой постоянной скоростьюv.

Длина волны -λ
расстояние между двумя соседними точками на оси OX, колеблющимися в одинаковых фазах.
это расстояние, которое волна пробегает за время равное периоду Т.
λ = υT

Смещение y (x, t) частиц среды из положения равновесия в синусоидальной волне зависит от координаты x на оси OX, вдоль которой распространяется волна, и от времени t по закону:
Уравнение бегущей волны
волна которая за Δt перемещается вдоль оси OX на расстояние v Δt.
ω = 2πf – круговая частота.

Проверь себя!
Чему равна амплитуда волны?
Чему равна длина волны?
Определите скорость распространения волны.
Определите частоту колебаний частиц в волне, если скорость распространения волны равна 34 м/с?

Раздел физики, в котором изучаются звуковые явления, называется акустикой.
«Воздух «проводник» звуков» - это доказал опыт, поставленный в 1660 г. Р. Бойлем. Звук может распространяться также и в жидкой, и в твердой среде.
Звуковые волны в воздухе – волны продольные.
Звуковые волны

Звуковые волны
Механические волны, действие которых на ухо вызывает ощущение звука, называются звуковыми.
Диапазон звуковых частот лежит в пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц.
Инфразвук - волны с частотой менее 20 Гц ультразвуком - волны с частотой более 20 кГц

Условия возникновения ощущения звука
1. наличие источника звука;
2. наличие упругой среды между источником звука и ухом;
3. частота колебаний источника должна лежать в интервале частот от 16 до 20000 Гц;
4. мощность звуковых волн должна быть достаточной для ощущения звука.

При распространении звука в газе атомы и молекулы колеблются вдоль направления распространения волны.
Это приводит к изменениям локальной плотности ρ и давления p. Звуковые волны в газе часто называют волнами плотности или волнами давления.

Громкость звука зависит от энергии колебаний в источнике и в волне и от амплитуды колебаний.
Единица громкости называется децибелом (дБ)

Действие звуковых волн на живую и неживую природу
Интенсивность звуков дБ
Порог слышимости 0
Шорох листьев 10
Спокойное дыхание 10
Шепот 20
Обычный разговор 60
Оживлённое уличное движение 80
Шум в вагоне метро 100
Гром 110
Порог болевых ощущений 120

Эхо
Возвращение звуковой волны после отражения в то место, из которого она начала распространятся, называется эхом.
Если отражающая поверхность расположена близко к источнику звука, то эхо сливается с основным звуком.
Эхо будет слышно раздельно от основного звука, только тогда, когда отражающая поверхность расположена не ближе, чем на расстоянии 17,2 м от места возникновения звука.