Энергия волны. Поток энергии волны. Вектор Умова.

Энергия, переносимая волной, складывается из потенциальной и кинетической энергии всех колеблющихся частиц.

Поток энергии - величина, численно равная средней энергии волны, переносимой волной в единицу времени через некоторую поверхность , перпендикулярную направлению распространения волны.

(интенсивность волны) - поток энергии через единицу площади поверхности, т.е. средняя энергия, переносимая волной в единицу времени через единицу площади поверхности, перпендикулярной направлению распространения волны:

,

Плотность потока энергии волны равна произведению объёмной плотности энергии на скорость волны.

,

или в векторной форме

Вектор , называемый вектором Умова, совпадает по направлению со скоростью распространения волны.

Эффект Доплера.

Эффектом Доплера называется изменение частоты волн, воспринимаемых наблюдателем (приемником волн), вследствие относительного движения источника волн и наблюдателя.

При относительном движении источника волн и наблюдателя возможны следующие ситуации:

1. Источник волн неподвижен относительно среды. Он испускает волны частотой , скорость которых . Наблюдатель приближается к источнику со скоростью . Воспринимаемая наблюдателем частота ₁ будет больше частота испускаемых источником волн:

.

2. Наблюдатель неподвижен, а источник движется со скоростью . Т.к. источник движется вслед за волной, то меняться будет длина волны, а частота, воспринимаемая наблюдателем, определится как

.

3. И наблюдатель, и источник волн движутся навстречу друг другу. Тогда от источника будут исходить волны частотой , а движущийся приемник будет воспринимать частоту

Контрольные вопросы

•Механические волны. •Механизм образования поперечной и продольной волны. •Уравнение волны (вывод). •Характеристики волны. График. •Энергия волны. Вектор Умова. •Эффект Доплера.

Тема 4. Акустика. Природа звука.

Акустика – раздел физики об упругих колебаниях и волнах во всем диапазоне частот (условно от 0 Гц до предельно высоких частот 10¹¹ - 10¹³ Гц) и об особенностях их распространения в разных средах.

Звук или звуковые колебания – колебания частиц в упругих средах, распространяющиеся в форме продольных волн, частота которых лежит в диапазоне частот, воспринимаемых ухом человека, от 16 до 20 000 Гц.

Все звуки делят на тоны, шумы и звуковые удары.

Тон - звук с постоянной или закономерно изменяющейся частотой и амплитудой. Тоны делятся на простые (чистые) и сложные.

Простой тон – гармоническая звуковая волна определенной частоты. Простых тонов в природе нет. Они могут быть получены с помощью камертона или звукового генератора.

Сложный тон - сложное (ангармоническое) колебание, которое состоит из нескольких простых тонов. К сложным тонам относятся звуки музыкальных инструментов, гласные звуки речи человека и др.

Шум – звук, в котором наблюдается сложная неповторяющаяся временная зависимость амплитуды и частоты. К шумам относятся звуки машин, аплодисменты, скрип, шорох, согласные звуки речи человека и др.

Звуковой удар – это кратковременное звуковое воздействие: хлопок, взрыв и др. Звуковой удар не следует путать с ударной волной.