4)Механические волны

Волна – это процесс распространения колебаний в упругой среде. Для того, чтобы волна могла существовать, необходимы следующие условия. Во-первых, должно быть наличие материальных частиц, обладающих массой; во-вторых, должно быть наличие упругой связи между этими частицами.

Волны можно классифицировать по направлению колебаний частиц:

1. Поперечные

2. Продольные

В поперечной волне частицы колеблются в поперечном направлении, по отношению к направлению распространения; поперечная волна может распространяться только в тех средах, в которой деформация сдвига вызывает упругую силу противодействия, т.е. только в твёрдых телах,а такжена свободновисящем шнуре.Поперечная волна обладает свойством поляризации.

В продольной волне частицы колеблются в продольном направлении по отношению к направлению распространения. Эта волна может распространяться в тех средах, в которых деформация сжатия-растяжения вызывает упругую силу противодействия, т.е. и в твёрдых, и в жидких, и в газообразныхтелах.

В бегущей волне частицы колеблются так, что между двумя соседними частицами существует одинаковый сдвиг фаз. Иными словами, все частицы являются равноправными. Бегущая волна переносит энергию,но само вещество волнойне переносится.Это явление можно наблюдать на поверхности воды. Допустим, что мы наблюдаем спокойную поверхность воды озера. На поверхности воды плавают всякие мелкие предметы: листья, щепки и пр. Когда на поверхности воды возникает волна от брошенного камня или от проплывающей моторной лодки, то видим, что волна движется, а предметы, плавающие на воде под действием волны не движутся в сторону её распространения: они просто раскачиваются на волнах, оставаясь на месте.

Следует отметить, что основными характеристиками любого волнового процесса являются:

1.Интенсивность (I) (Вт/м2)

2. длина волны ( (м)

3. частота ( (Гц)

Можно ещё привести пример. На стадионе, во время массовых гимнастических выступлений иногда девочки-гимнастки из обручей изображают поперечную волну, что очень красиво выглядит со стороны. Каждая девочка стоит на своём месте и периодически поднимает и опускает обруч. Но они это делают не одновременно: каждая девочка поднимает и опускает обруч с некоторым запозданием по отношению к своей соседке. И получается волна.

Вопросы для самопроверки

1. Какие условия необходимы для осуществления свободных колебаний?

2. Какие колебания называются гармоническими?

3. Что представляет собой гармонический спектр колебательного движения?

4. Что такое механический резонанс, когда он проявляется, где его используют и где его подавляют?

5. Что такое механическая волна и какова особенность волнового процесса?

6. Какие типы механических волн существуют?

7. Какими параметрами характеризуется волновой процесс?

ЛЕКЦИЯ 2

Акустика

План лекции

1. Акустика – как часть физики

2. Скорость звука

3. Классификация звуков

4. Физические и психофизиологические характеристики

5. Закон Вебера - Фехнера

6. Орган слуха

7. Акустика в медицине

1. Акустика – как часть физики

Как известно, механические волны могут распространяться и в той среде, в которой живёт человек, т.е. в воздухе. Если частота этих волн лежит в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц, то они воспринимаются органом слуха человека.

Раздел физики, изучающий механические волны, частоты которых лежат в области, воспринимаемой органом слуха человека, называется акустикой.

Если всю область слышимых частот изобразить на графике, где по вертикали откладывается интенсивность звука, а по горизонтали – частота – то график будет выглядеть так: