Волновые процессы
Процесс распространения колебаний в сплошной среде периодический во времени и пространстве называется волновым процессом (или волной).
Основным свойством всех волн, независимо от их природы, является перенос энергии без переноса вещества.
Упругие (или механические) волны – механические возмущения, распространяющиеся в упругой среде.
Упругая среда – вещество, способное подвергаться упругим деформациям.
Примеры упругих волн – звуковые волны, волны на воде. Упругие волны бывают продольные и поперечные.
Продольные волны – волны, в которых колебания частиц среды совершаются вдоль линии распространения волны.
Поперечные волны – волны, в которых колебания частиц среды совершаются в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения волны.
Длина волны – расстояние между ближайшими частицами, колеблющимися в одинаковой фазе. Длина волны равна тому расстоянию, на которое распространяется определенная фаза колебаний за период, т.е.
|
|
,
учитывая,
что
,
где
-
частота колебаний, то скорость
распространения волны равна:
Геометрическое место точек, до которых доходят колебания к моменту времени t, называется волновым фронтом.
Геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковой фазе, называется волновой поверхностью.
Звуковыми волнами называются распространяющиеся в среде упругие волны, обладающие частотами в пределах 16-20000 Гц.
Волны указанных частот, воздействуя на слуховой аппарат человека, вызывают ощущение звука.
Волны с частотой меньшей 16 Гц называются инфразвуковыми (лат. infra - ниже), большей 20000Гц – ультразвуковыми (лат.ultra – сверх). Такие волны не воспринимаются органами слуха человека.
Звуковые волны в газах и жидкостях могут быть могут быть только продольными. В твердых телах звуковые волны могут быть как продольными, так и поперечными.