Билет № 2.

Колебания связанных систем. Волновое движение. Механические волны. Распространение колебаний в среде. Продольные и поперечные волны. Длина волны. Скорость распространения волны. Уравнение бегущей волны. Энергия волнового движения.

Под колебательным движением понимают движение, которое носит возвратно –поступательный характер и периодически повторяется.

Для возникновения колебаний необходимо:

Наличие в системе избыточной энергии.
Наличие в системе силы, возвращающей её в исходное положение.
Силы трения и сопротивления в системе должны быть достаточно малыми.

Системы, в которых выполняются условия, необходимые для возникновения колебаний, называются колебательными системами. В механике – маятники, в электродинамике – колебательные контуры.

Процесс распространения колебаний в упругой среде называется волновым движением, а совокупность связанных между собой колеблющихся материальных точек называется волной.

Особенность волнового движения состоит в том, что в нём происходит перенос из одной области пространства в другую не частиц, а энергии (переносится как бы состояние частиц).

Виды волн:

1. По природе:

а) механические волны – представляют собой процесс распространения механических колебаний в упругой среде.

Виды механических волн:

Звуковые (16-20000 Гц)

Ультразвук (выше 20000 Гц)

Инфразвук (до 16 Гц)

Волны на поверхности воды

Сейсмические волны

Б) электромагнитные волны – представляют собой чередующиеся переменные электрические и магнитные поля, связанные друг с другом.

Виды электромагнитных волн:

Низкочастотное излучение (рабочие электрические приборы)

Радиоволны

Инфракрасное излучение

Видимый свет

Ультрафиолетовое излучение

Рентгеновское излучение

Гамма-излучение

2. По соотношению колебаний и направлениям волны:

А) поперченные волны –волны, в которых частицы среды совершают колебания в перпендикулярном направлении к распространению волны. Упругие поперечные волны могут наблюдаться только в твёрдых средах.

Б) Продольные волны – волны, в которых частицы среды совершают колебания вдоль распространения волны. Продольные волны могут распространяться в твёрдых, жидких и газообразных средах.

Для характеристики волнового движения были введены две физические величины:

Длина волны – это физическая величина, определяемая расстоянием между двумя ближайшими точками волны, совершающими колебания в одинаковых фазах, т.е. это расстояние которое проходит волна за время, равное одному периоду.
Скорость распространения волны – скорость, с которой распространяется в данной среде «возмущение», т.е. скорость распространения колебательного состояния частицы среды.

Волновая поверхность – это геометрическое место точек, имеющих одинаковую фазу колебаний.

Волновой фронт – это поверхность, отделяющая часть среды, охваченную колебательным процессом от той, что не охвачена колебаниями.

Для волновых процессов характерны свойства: интерференция (наложение двух или нескольких волн друг на друга, из –за чего происходит либо усиления, либо ослабевания волн), дифракция (огибание волной препятствий).

Уравнение бегущей волны:

X=x_msin(t-)