Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Физика все ответы (3).doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
1.57 Mб
Скачать

1.Колеба́ния — повторяющийся в той или иной степени во времени процесс изменения состояний системы. Например, при колебаниях маятника повторяются отклонения его в ту и другую сторону от вертикального положения; при колебаниях в электрическом колебательном контуре повторяются величина и направление тока, текущего через катушку.

Колебания почти всегда связаны с попеременным превращением энергии одной формы проявления в другую форму.

Периодические колебания - колебания в случае, если значения физических величин, изменяющихся в процессе колебаний, повторяются через равные промежутки времени; описываются периодическими функциями. Период колебаний Τ — наименьший промежуток времени, по истечении которого повторяются значения всех физических величин, характеризующих колебательное движение. За это время совершается полное колебание. Частотой П. К. ν называется число полных колебаний за единицу времени: ν=1/Τ. Простейший тип П. К. — гармоническое колебание.

Движения, которые точно или приблизительно повторяются через одинаковые промежутки времени, называются механическими колебаниями.

Малые колебания - колебания, при которых возвращающая сила, действующая на тело, пропорциональна его отклонению от состояния равновесия.

Квазиупругая сила, направленная к центру О сила F, величина которой пропорциональна расстоянию r от центра О до точки приложения силы; численно F = cr, где с — постоянный коэффициент.

(Равнодействующая сила подобна упругой, т.к пропорциональна смещению материальной точки и направлена к положению равновесия, такие силы не упруги по природе, но аналогичные по свойствам силам, возникающим при малых деформациях упругих тел,наз. Квазиупругими)

Характеристика колебаний:

Амплитуда - А(м) — максимальное отклонение колеблющейся величины от некоторого усреднённого её значения для системы.

Промежуток времени Т(сек), через который повторяются какие-либо показатели состояния системы (система совершает одно полное колебание), называют периодом колебаний.

Число колебаний в единицу времени называется частотой колебаний f(Гц, сек-1).

Период колебаний T и частота f — обратные величины;

T=1/f и f=1/T

В круговых или циклических процессах вместо характеристики «частота» используется понятие круговая или циклическая частота w (Гц, сек-1, об/сек), показывающая число колебаний за время 2π:

w=2 π/T=2 π*f

Фаза колебаний — определяет смещение в любой момент времени, то есть определяет состояние колебательной системы.

2. энергия колебаний. Зависимость энергии от амплитуды

3.Рассмотрим сложение двух гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Результирующее колебание будет суммой колебаний х1 и x2, которые определяются функциями

,

Представим оба колебания с помощью векторов A1и А2. Построим по правилам сложения векторов результирующий вектор А. На рисунке видно, что проекция этого вектора на ось x равна сумме проекций складываемых векторов:

Поэтому, вектор A представляет собой результирующее колебание. Этот вектор вращается с той же угловой скоростью щ0, как и векторы А1 и А2, так что сумма x1 и х2 является гармоническим колебанием с частотой (щ0, амплитудой A и начальной фазой б. Используя теорему косинусов получаем, что

Также, из рисунка видно, что

Представление гармонических колебаний с помощью векторов позволяет заменить сложение функций сложением векторов, что значительно проще.

4. Коэффициент затухания - количественная характеристика сопротивления колеблющейся системы колебательному движению

Условия существования колебаний:

1. Системе должна быть сообщена избыточная энергия. Эту энергию можно сообщить системе либо в виде потенциальной энергии, либо в виде кинетической энергии, либо в виде и той и другой.

2. Избыточная энергия, сообщенная системе, не должна в процессе возникшего движения полностью тратиться на преодоление трения.

5.Вынужденные колебания.В случае, когда частота вынуждающей силы υ совпадает с собственной частотой колебательной системы υ0, происходит резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний — резонанс.

6.Волновой поверхностью (фронтом волны) называется совокупность точек среды, колеблющихся в одинаковых фазах. На волновой поверхности фазы колебаний различных точек в рассматриваемый момент времени имеют одно и то же значение.

Волна называется поперечной, если частицы среды колеблются в направлениях, перпендикулярных к направлению распространения волны.

Волна называется продольной, если колебания частиц среды происходят в направлении распространения волны.

Длиной волны называется расстояние, на которое распространяется волна за время, равное периоду колебания в ее источнике. Она равна расстоянию между соседними гребнями или впадинами в поперечной волне и между соседними сгущениями или разряжениями в продольной волне.

Волнами называются всякие возмущения состояния вещества или поля, распространяющиеся в пространстве с течением времени.

плоская волна — плоскости фаз перпендикулярны направлению распространения волны;

сферическая волна — поверхностью фаз является сфера;

цилиндрическая волна — поверхность фаз напоминает цилиндр.

Под скоростью волны понимают скорость распространения возмущения.

В отличие от стационарного колебания волны имеют две основные характеристики:

временну́ю периодичность — скорость изменения фазы с течением времени в какой-то заданной точке, называемую частотой волны f ;

пространственную периодичность — скорость изменения фазы в определённый момент времени с изменением координаты — длина волны λ.

Временная и пространственная периодичности взаимосвязаны, что отражено в законе дисперсии, который определяет, как именно волны будут выглядеть и распространяться. В упрощённом виде для линейных волн эта зависимость имеет следующий вид: , где c — скорость распространения волны в данной среде.

Плоская гармоническая волна — плоскости фаз перпендикулярны направлению распространения волны;

7.Стоячие волны.

8.Эффект Доплера

Эффект Допплера используется для определения скорости кровотока, скорости движения клапанов и стенок сердца (Допплеровская эхокардиография) и др. органов.

9.Акустическое давление – дополнительно возникающее при происхождении звуковых волн в жидкой или газообразной среде, для плоской волны интенсивность связана со звуковым давлением p-зависимостью

I=p2/(2Pc)1, где P(ро)-плотность среды, c – скорость звука.

Физические характеристики звука:

Высота звука - определяется частотой звуковой волны (или, периодом волны). Чем выше частота, тем выше звучание:

Громкость звука - определяется амплитудой сигнала. Чем выше амплитуда звуковой волны, тем громче сигнал.

10)Отражение и преломление звука. Затухание звука:

Отражение звука явление возникающие при падении звуковой волны на границу раздела двух упругих сред и состоящие в образовании волн,распространяющихся от границы раздела в ту же среду из которой пришла падающая волна,как правило отражение звука сопровождается образованием преломленных волн во второй среде.обычно рассматрирвается отражение на плоских границах раздела.если звуковая волна встречает на своем пути какое-либо препятствие либо другую среду,то происходит отражение звуковой волны.эффективность отражения характеризуется коофициентом отражения α=

Преломление:звуковая волна падая на поверхность раздела двух сред частично проходит в другую среду .при этом происходит преломление волны ,отношение угла падения к углу преломления определяет отношением скоростей распространения звуковых колебаний в этих средах:

Затухание волн-в реальных средах звуковые волны затухают в следствии вязкости среды и молекулярного рассеиния, звуковые волны затухают при распространении вдоль поглощающей поверхности при этом чем больше коэффициент поглащения поверхности тем больше затухания они вносят в распр волну.

11)характеристики слухового ощущения

Высота тона –субьективная характеристика ,обусловленная частотой основного тона

Тембр звука определяется спектральным составом

Громкость –характеризует уровень слухового ощушения .

Психофизический закон Вебера-Фехнера :если раздражение увеличивается в геометрической прогрессии (т.е в одинаковое число раз) ,то ощушения этого раздражения возрастают в арифметической прогрессии(т.е на одинаковую величину) Е= ,где ℛ-коэффициетт пропорциональности ,зависящий от частоты и 𝙄 и 𝙄- интенсивности

При частоте 1 кгц громкость и интенсивность совпадают,в шкале громкости децибелы называются фонами.

12) Физика слуха

Ушная раковина у человека не играет существенной роли для слуха ,она способствует определению локализации источника звука при его расположении в переднее-заднем направлении:звук от источника попадает в ушную раковину.обладая двумя звукоприемниками(ушами)человек способен установить направление на источник звука и в горизонтальной плоскости,это обьясняется тем что звук от источника до разных ушей проходит разное расстояние и возникает разность фаз волн.считают что человек с нормальным слухом может фиксировать направление на источник звука с точностью до 3 градусов,это соответствуе разности фаз 6 градусов

Звуковая волна проходит через слуховой проход и частично отражается от барабанной перепонки .в результате этого может возникнуть акустический резонанс.длина слухового прохода человека 2.3см,акустический резонанс равен 𝘷=𝙘÷λ=3 кгц

Наиболее существенной частью среднего уха является барабанная перепонка и слуховые косточки:молоточек,наковальня,стремечко .косточки осуществляют передачу механических колебаний

Два канала:вестибулярная -улитковый канал ;

лесница,барабанная лесница-