Механические волны

Возмущения, распространяющиеся в простран­стве с течением времени, называются волнами.
Механические
Электромагнитные
Если тело находится в упругой среде, то колебательное движение деформирует эту среду. Из-за взаимодействия соседних частиц среды деформация передается от одних участков к другим. Это и есть волна.

Волна, в которой колебания частиц среды и распространение возмущения происходят в одном направлении, называется продольной.
Такие волны могут распространятся в любых средах - твердых, жидких и газообразных.
Волна, в которой частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения возмущения, называется поперечной.
Поперечные волны могут существовать только в твердых телах.

Основное свойство всех волн независимо от их природы состоит в переносе ими энергии без переноса вещества.
Волны, наблюдаемые в природе, нередко переносят огромную энергию и являются причиной разрушения. Например, морские волны, а особенно цунами, обладают большой мощностью.
Сейсмические волны распространяются в земной коре при землетрясениях или мощных взрывах.

Характеристики волны
Длиной волны называется расстояние, на кото­рое распространяется волна за время, равное периоду колеба­ния в ее источнике.
[λ]= [м]

Скорость волны - это скорость распространения колебаний.
Скорость распространения волны и длина волны зависят от среды, в которой они распространяются.
Наибольшая скорость распространения волн в твердых телах, наименьшая - в газах.

Решение задач
По поверхности воды в озере волна распростра­няется со скоростью 6 м/с. Каковы период и частота колеба­ний бакена, если длина волны 3 м?
Рыболов заметил, что за 10 с поплавок совер­шил на волнах 20 колебаний, а расстояние между соседними гребнями волн 1,2 м. Какова скорость распространения волн?

Звуковые волны
Характеристики звука

Любое тело, колеблющееся со звуковой частотой, создаёт в окружающей среде звуковую волну.
☻Что же необходимо для возникновения звука?
Существование источника звука
Слышимые человеком звуки:
16 – 20 000 Гц (звуковые волны)
Меньше 16 Гц - инфразвук
Больше 20 000 Гц – ультразвук.

Диапазоны частот,
воспринимаемые различными животными

2) Имеется упругая среда между приёмником и источником звука.
Звуковые волны в вакууме не распространяются
Роберт Бойль в 1660 году поместил часы в стеклянный сосуд. Откачав воздух, он не услышал звука.

Звук в газе
Скорость звука в воздухе впервые измерил французский ученый Марен Мерсенн в 1646 г.
При температуре +20°С она равна 343 м/с, т. е. 1235 км/ч.
Так, при температуре 0 °С
скорость звука в водороде 1284 м/с,
а в углекислом газе — 259 м/с.

Звук в жидкости
Скорость звука в воде была измерена в 1826 г. Ж. Колладоном и Я. Штурмом
Опыты проводились на Женевском озере в Швейцарии.

Звук в твёрдом теле
Здесь следует учитывать, что в твердых телах могут распространяться как продольные звуковые волны, так и поперечные. Скорость этих волн, как мы знаем, различна. Например, в стали поперечные волны распространяются со скоростью 3300 м/с, а продольные — со скоростью 6100 м/с.

3) Мощность звуковых волн должна быть достаточной для получения ощущения звука у человека.

☻ При полёте большинство насекомых издают звук. Как это происходит?
☻ Кто чаще машет крылышками при полёте – комар или шмель?
Высота звука зависит от частоты колебаний: чем больше частота, тем выше звук.
Наилучшая чувствительность уха человека: 1 – 5 кГц.

Диапазон частот, соответствующий голосу певца

Разновидности звука

☻Что такое эхо?
Эхо — это звуковые волны, отраженные от какого-либо препятствия (зданий, холмов, леса и т. п.) и возвратившиеся снова к источнику.

Длина звуковой волны в воздухе для самого низ­кого мужского голоса достигает 4,3 м, а для самого высокого женского голоса 25 см. Найти частоты колебаний этих голо­сов.
Во время грозы человек услышал гром через 15 с после вспышки молнии. Как далеко от него произошел разряд?
Частотный диапазон рояля от 90 до 9000 Гц. Найти диапазон длин звуковых волн в воздухе.
Расстояние до преграды, отражающей звук, 68 м. Через какое время человек услышит эхо?