1. Механические колебания. Период и частота колебаний.
Изобразить на координатной плоскости график гармонического колебания, указать на графике характеристики колебаний.
Изобразить на координатных плоскостях каждый вид колебания.
Вопросы для самоконтроля по теме:
Раскрыть понятие механическое колебание.
Классификация механических колебаний.
Характеристики механических колебаний.
Суть явления резонанса. Плюсы и минусы.
Тема 1.5. Механические волны.
Основные понятия и термины по теме:
Механическая волна. Продольная волна. Поперечная волна. Волновой фронт.
План изучения темы:
1. Механическая волна. Продольная и поперечная волны.
2. Скорость звука в различных средах.
3. Свойства волн.
Краткое изложение теоретических вопросов:
Процесс распространения механических колебаний в среде (в твёрдых телах, жидкостях, газах) называются механической волной. В волновом процессе частицы среды не перемещаются вместе с волной, а колеблются около своего положения равновесия.
Волны, в которых колебания частиц происходят вдоль направления распространения волны, называются продольными. (в твёрдых телах, жидкостях, газах)
Волны, в которых колебания частиц происходят перпендикулярно направлению распространения волны, называются поперечными (только в твёрдых телах; в газах и жидкостях, которые не обладают упругостью формы распространение поперечных волн невозможно).
В продольной волне возмущения представляют собой сжатие (или разрежение) среды, а в поперечной – смещение (сдвиг) одних слоёв среды относительно других.
Фронт волны (волновой фронт) – это поверхность, которая представляет собой геометрическое место точек, колеблющихся в одной и той же фазе. Расстояние между ближайшими точками, колеблющимися в одинаковых фазах называется длиной волны. [λ]= м. С другой стороны, это расстояние, на которое перемещается фронт волны за один период Т.
Скорость волны – это скорость распространения колебаний в пространстве. [ϑ] =м/с.
Скорость волны зависит от упругих свойств. В твёрдых телах скорость продольных и поперечных волн разная.
При распространении механической волны происходит передача энергии от одного участка к другому. Волны распространяют энергию источника в среде без переноса вещества.
Колебания среды, воспринимаемые органом слуха, называется звуковыми волнами. (продольные волны) Человеческое ухо воспринимает колебания в интервале от 16 до 20000 Гц (меньше – инфразвук, больше – ультразвук)
Скорость звука в различных средах
Материал |
Скорость (м/с) |
Сталь |
5100 |
Гранит |
3950 |
Стекло |
5000 |
Вода |
1485 |
Воздух |
332 |
Резина |
54 |
Сила звука (громкость) определяется энергией, переносимой звуковой волной. Энергия пропорциональна квадрату амплитуды. Чем больше амплитуда, тем громче звук.
Высота тона зависит от частоты звуковой волны. Чем больше частота, тем выше тон.
Свойства волн:
Дифракция – огибание волной встречных препятствий, а также отклонение и попадание переносимой энергии в область геометрической тени.
Интерференция – явление такого наложения двух или нескольких волн, при котором в пространстве возникает устойчивая во времени картина расположения тех мест, где происходит взаимное усиление волн или ослабление.
Интерференция наблюдается только при наложении волн от когерентных источников, т.е. таких, которые колеблются с одинаковой частотой и постоянным сдвигом фаз.
Лабораторные работы – «не предусмотрено»
Практические занятия: