См. Периодические волны (уч.10кл.стр.329)
Определение длины волны (уч.10кл.стр.329)
Длина волны – расстояние, на которое распространяется волна за период колебаний ее источника
λ = vT
v – скорость распространения волны (скорость распространения возмущения в среде)
Т – период волны
При волне в газе или жидкости расстояние между областями наибольшего сжатия определяет длину волны.
ПОПЕРЕЧНЫЕ И ПРОДОЛЬНЫЕ ВОЛНЫ(уч.10кл.стр.324-328)
Определение механической волны(см.выше уч.10кл.стр.323-324)
Определение продольной волны. Примеры
Физическая модель продольной волны
Определение поперечной механической волны.
Физическая модель поперечной механической волны
Поперечные волны в газах и жидкостях
Отражение поперечных волн. Пример
Различают продольные и поперечные волны.
Продольная волна – волна, в которой движение частиц среды происходит в направлении распространения волны.
Пример – волна в пружине
Продольные волны могут распространяться в любой среде, в том числе в жидкости и газе.
Сжатие газа поршнем изменяет компоненту скорости молекул, направленную вдоль хода поршня. При последующих упругих столкновениях одинаковых молекул возмущение передается в среде.
Поперечная механическая волна – волна в которой частицы среды перемещаются перпендикулярно направлению распространения волны.
В твердом теле из-за сильной связи частиц между собой возможно возникновение поперечных волн.
Пример – сейсмические волны при землетрясении.
Первоначальное возмущение вдоль оси X начинает распространяться в виде поперечной волны по оси Y.
Поперечные волны в газах и жидкостях не возникают, так как в них отсутствует фиксированное положение частиц.
Поперечная волна в шнуре, дошедшая до точки крепления шнура, отражается. Форма отражения зависит от того, как закреплен шнур.
В случае жесткого крепления по третьему закону Ньютона на шнур будет действовать сила, противоположная силе, действующей со стороны шнура. Волна отразится в противофазе.
При подвижном закреплении конца шнура волна отразится в фазе с падающей волной.. Опускаясь вниз, свободно закрепленный конец, изменяет форму шнура, создавая отраженную волну, совпадающую по фазе с падающей.
УРАВНЕНИЕ ГАРМОНИЧЕСКОЙ ВОЛНЫ(уч.10кл.стр.328-337)
Понятие периодической волны
Определение гармонической волны. Примеры
Определение длины и периода волны. Формула. Обозначение. Единицы измерения. (см.выше)
ДОБАВИТЬ ПРО ГАРМОНИЧЕСКУЮ ВОЛНУ И ЕЕ ФОРМУЛУ
Периодическое внешнее воздействие вызывает гармонические волны, если оно изменяется по закону синуса или косинуса.
Гармоническая волна – волна, порождаемая гармоническими колебаниями частиц среды.
При гармонических колебаниях физическая величина изменяется со временем по закону синуса или косинуса с определенным периодом Т или частотой ν.
При волне в газе или жидкости расстояние между областями наибольшего сжатия определяет длину волны.
Области сжатия соответствуют гребням волн.
Области разряжения – впадинам волн.
ПОЛЯРИЗАЦИЯ ВОЛН (уч.10кл.стр.330-331)
Физическая модель поляризации
Определение поляризации волны
Определение плоскости поляризации волны
Определение линейно-поляризованной механической волны
Пример опытов с волной и щелью
Колебания частиц среды могут происходить либо в произвольных направлениях, либо во вполне определенных. Соответственно волны распространяются в этих направлениях.
В случае упорядоченных колебаний возникает явление поляризации.
Поляризация – упорядоченность направления колебаний частиц среды в волне.
Плоскость поляризации – плоскость, в которой колеблются частицы среды в волне.
Линейно-поляризованная механическая волна – волна, частицы которой колеблются вдоль определенного направления.
Для выделения волны определенной поляризации используют специальное устройство – поляризатор.
Простейшим поляризаторов является щель. Такой поляризатор не пропускает волну, поляризованную в перпендикулярной щели плоскости XZ:
СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ (уч.10кл.стр.332-337)
Процесс образования стоячих волн
Определение стоячей волны
Определение пучностей стоячей волны
Определение узлов стоячей волны
Понятие моды колебаний. Пример струны
Гармоники, обертоны
Стоячая волна – волна, образующаяся в результате наложения двух гармонических волн, распространяющихся навстречу друг другу и имеющих одинаковый период, амплитуду и поляризацию. (частоту и амплитуду)
Пример – наложение падающей и отраженной волн на шнуре. Энергия не переносится вдоль шнура, а лишь трансформируется в поперечном направлении из потенциальной в кинетическую и наоборот.
В стоячей волне все точка колеблются с одинаковой фазой. Их амплитуды колебаний изменяются периодически от точки к точке.
Пучности стоячей волны – положения точек, имеющих максимальную амплитуду колебаний.
Узлы стоячей волны – не перемещающиеся точки волны, амплитуда которых равна нулю.
Расстояние между соседними узлами стоячей волны одинаково и равно половине длины волны внешнего гармонического воздействия.
Для шнура, закрепленного с одного конца, расстояние между узлами стоячей волны не зависит от длины шнура.
Если закрепить оба концы шнура, то отражение волн происходит с обоих концов. В этом случае расстояние между узлами стоячей волны зависит лишь от длины шнура.
(Считаем, что внешняя сила воздействует с левого закрепленного конца шнура)
Дважды отраженная волна может усилить внешнее воздействие, если достигнет правого края шнура через промежуток, кратный периоду внешнего воздействия
= Tn (n =1,2,3,…)
Таким образов в шнуре будут поддерживаться только такие гармонические колебания, длина волны которых связана с длиной шнура l соотношением:
= n (n = 1,2,3,…)
На длине струны, закрепленной на концах, укладывается целое число n полуволн поперечных стоячих волн.
Такие волны, называемые модами собственных колебаний, могут длительно поддерживаться в струне.
Волны других частот не усиливают внешнее воздействие при отражении от концов струны и потому быстро затухают в результате потерь энергии на трение.
Частота собственных колебаний струны (ν = 1/t = v/λ ) связана с ее длиной соотношением:
= n (n = 1,2,3,…) ; ν = 1/t = v/λ Þ νn = n (n = 1,2,3,…)
Мода колебаний, соответствующая n = 1, называется первой гармоникой собственных колебаний или основной модой.
Для произвольного n >1 соответствующая мода называется n-й гармоникой или n-м обертоном.
Определение звука
Физика распространения звуковой волны и ее восприятия
Примеры ультразвуковой локации в природе
Условия распространения звуковых волн
Скорость звука в различных средах
Высота звука
Тембра звука
Громкость звука
Болевой порог
Интенсивность звука. Единицы измерения
Уровень интенсивности звука. Формула. Обозначение. Децибел
Звуковые волны – упругие волны в среде, вызывающие у человека слуховые ощущения.
Слуховые ощущения у человека вызывают волны в диапазоне 16 Гц- 20 кГц
Звуковые волны являются продольными.
Скорость звука зависит, как и скорость любых волн, от среды.
В воздухе скорость звука 331 м/с, в воде – 1500 м/с, в стали – 6000 м/с.
Инфразвук – упругая волна с частотой менее 16 Гц
Ультразвук – упругая волна с частотой более 20 кГц
Акустика – область физики, изучающая звук.
Частота собственных колебаний связана с длиной волны (см.выше)
νn = n (n = 1,2,3,…), поэтому инфразвуковые волны, имеющие малую частоту, вызываются источниками, размеры которых значительны.
Необходимым условием распространения звуковых волн является наличие упругой среды.
В вакууму звуковые волны не распространяются (там нет частиц передающих возмущение от источника колебаний)
Скорость распространения звуковых волн определяется скоростью передачи взаимодействия между частицами упругой среды.
В газе скорость звука оказывается порядка (точнее – чуть меньше) тепловой скорости движения молекул.
В воздухе при температуре 20оС скорость звука 343 м/с
Чем больше потенциальная энергия взаимодействия молекул вещества, тем больше скорость звука.
Поэтому скорость звука в твердом теле, как правило, превышает скорость звука в газе.
В твердом теле, где могут распространяться как поперечные так и продольные волны, скорость их распространения различна.
В морской воде скорость звука 1513 м/с
Традиционными физиологическими характеристиками воспринимаемого звука являются:
- высота
- тембр
- громкость
Высота звука определяется частотой источника звуковых колебаний. Чем больше частота колебаний, тем выше звук.
Тембр звука определяется формой звуковых колебаний. Различие формы колебаний, имеющих одинаковый период, связано с разной относительной амплитудой моды и обертонов.
Громкость звука определяется давлением в звуковой волне и зависит от амплитуды колебаний в звуковой волне.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98
