
- •1.Колебания. Гармонические колебания. Характеристика колебаний: амплитуда, период, частота.Циклическая частота, фаза.
- •3. Свободные и вынужденные колебания. Собственная частота колебаний системы. Явление резонанса. Примеры.
- •6.Звуковые методы исследования в медицине: перкуссия, аускультация. Фонокардиография.
- •Аускультация
- •Перкуссия
- •Фонокардиография
Тема:Колебания и волны. Звук. Ультразвук.
1.Колебания. Гармонические колебания. Характеристика колебаний: амплитуда, период, частота.Циклическая частота, фаза.
Колебания — повторяющийся в той или иной степени во времени процесс изменения состояний системы около точки равновесия.
Гармоническое колебание — колебания, при которых физическая (или любая другая) величина изменяется с течением времени по синусоидальному или косинусоидальному закону. Кинематическое уравнение гармонических колебаний имеет вид
или
,
где
х — смещение (отклонение) колеблющейся
точки от положения равновесия в момент
времени t; А — амплитуда колебаний, это
величина, определяющая максимальное
отклонение колеблющейся точки от
положения равновесия; ω — циклическая
частота, величина, показывающая число
полных колебаний происходящих в течение
2π секунд
— полная фаза колебаний,
0—
начальная фаза колебаний.
Амплитуда — максимальное значение смещения или изменения переменной величины от среднего значения при колебательном или волновом движении.
Амплитуда и начальная фаза колебаний определяется начальными условиями движения, т.е. положением и скоростью материальной точки в момент t=0.
Обобщенное гармоническое колебание в дифференциальном виде
амплитуда звуковых волн и аудиосигналов обычно относится к амплитуде давления воздуха в волне, но иногда описывается как амплитуда смещения относительно равновесия (воздуха или диафрагмы говорящего)
Чaстота — физическая величина, характеристика периодического процесса, равная числу полных циклов процесса, совершённых за единицу времени. Частота колебаний в звуковых волнах определяется частотой колебаний источника. Колебания высокой частоты затухают быстрее низкочастотных.
Величина,
обратная частоте колебаний
называется периодом Т.
Период колебаний- длительность одного полного цикла колебаний.
Т=1/ ; =1/Т
В системе координат из точки 0 проведём вектор А̅, проекция которого на ось ОХ равна Аcosϕ. Если вектор А̅ будет равномерно вращаться с угловой скоростью ω˳ против часовой стрелки, то ϕ=ω˳t +ϕ˳, где ϕ˳ начальное значение ϕ(фазы колебаний), то амплитуда колебаний есть модуль равномерно вращающегося вектора А̅, фаза колебаний (ϕ)- угол между вектором А̅ и осью ОХ, начальная фаза(ϕ˳) -начальное значение этого угла, угловая частота колебаний(ω) – угловая скорость вращения вектора А̅..
2. Характеристики волновых процессов: фронт волны, луч, скорость волны, длина волны. Продольные и поперечные волны; примеры.
Поверхность, разделяющая в данный момент времени уже охваченную и ещё не охваченную колебаниями среду,называется фронт волны. Во всех точках такой поверхности после ухода фронта волны устанавливаются колебания,одинаковые по фазе.
Луч-это перпендикуляр к фронту волны. Акустические лучи, подобно световым, прямолинейны в однородной среде. Отражаются и преломляются на границе раздела 2-х сред.
Длина
волны- расстояние между двумя
ближайшими друг к другу точками,
колеблющимися в одинаковых фазах,
обычно длина волны обозначается
греческой буквой
. По
аналогии с волнами, возникающими в воде
от брошенного камня, длиной волны
является расстояние между двумя
соседними гребнями волны. Одна из
основных характеристик колебаний.
Измеряется в единицах расстояния
(метры, сантиметры и т. п.)
продольные волны (волны сжатия, P-волны) — частицы среды колеблются параллельно (по) направлению распространения волны (как, например, в случае распространения звука);
поперечные волны (волны сдвига, S-волны) — частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны (электромагнитные волны, волны на поверхностях разделения сред);
Угловая частота колебаний(ω) – угловая скорость вращения вектора А̅(Ѵ), смещение х колеблющейся точки – проекция вектора А̅ на ось ОХ.
Ѵ=dx/dt=-Aω˳sin(ω˳t+ϕ˳)=-Ѵmsin(ω˳t+ϕ˳),гдеVm=Аω˳ ―максимальная скорость (амплитуда скорости)