
- •1.Система отсчёта и системы координат. Основные характеристики механического движения. Прямолинейное и криволинейное движение материальной точки. Скорость и ускорение.
- •2. Движение материальной точки по окружности. Нормальное и тангенциальное ускорения. Связь угловых и линейных характеристик движения
- •3. Векторные величины. Сложение, вычитание и умножение векторов. Силы. Масса. Законы ньютона.
- •4.Силы при криволинейном движении.
- •5. Закон всемирного тяготения. Зависимость веса тел от высоты над уровнем моря и географической широты. Гравитационное поле
- •6. Нормальное гравитационное поле и его аномалии.
- •8.Орбитальное движение земли и ее осевое вращение. Неравномерности вращения земли, их физическая природа
- •9. Приливообразующие силы и их геофизическая роль.
- •10.Закон сохранения и изменения количества движения.
- •11.Работа силы и мощность. Кинетическая и потенциальная энергия
- •12. Гармоническое колебание и его характеристики. Математический, физический и пружинный маятники
- •13. Энергия колеблющегося тела. Собственные колебания земли. Сложение гармонических колебаний
- •14. Волна, ее характеристики. Продольные и поперечные волны. Принцип гюйгенса. Интенсивность волны
- •15. Звуквая волна, характеристики звука. Инфразвук и ультразвук. Принцип локации
- •16. Элементы механики жидкостей. Основные определения. Уравнение неразрывности.
- •17.Уравнение бернулли и его применения для определения статического и динамического давлений
- •18.Основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества. Межмолекулярные силы. Агрегатные состояния вещества.
- •19. Макроскопические системы. Термодинамическое равновесие. Равновесные и неравновесные процессы. Обратимые и необратимые процессы.
- •20. Газовые законы (бойля-мариотта, гей-люсака, авогадро). Уравнение состояния идеального газа
- •21. Барометрическая формула и распределение больцмана.
- •22. Явление переноса в газах и жидкостях. Диффузия в газах.
- •23. Явление переноса. Теплопроводность.
- •24. Явление переноса в газах и жидкостях. Внутреннее трение (вязкость).
- •26. Внутренняя энергия идеального газа.Работа и теплота. Закон сохранения энергии. Первое начало термодинамики.
- •27.Электрические заряды и электрическое поле
- •28. Линии напряженности. Поток вектора
- •29. Примеры вычисления напряженности электрических полей с помощью теоремы остроградского-гаусса
- •30. Потенциал и работа сил электростатического
- •31. Градиент потенциала. Связь между потенциалом и напряженностью электростатического поля
- •32. Эквипотенциальные поверхности. Изображения сечений простейших электрических полей с помощью эквопотенциальных линий. Работа при перемещении электрического заряда по эквипотенциальной поверхности
- •33. Вычисление потенциалов простейших электростатических полей. (создаваемых точечным зарядом, в плоском и шаровом конденсаторе)
- •1 .Потенциал электрического поля точечного заряда q.
- •3. Шаровой конденсатор.
- •34. Геоэлектрическое поле земли. Электрическая проводимость гидросферы, земной коры и недр
- •35. Электрическая проводимость атмосферы. Ионосфера, ионосферные слои. Влияние ионосферы на распространение радиоволн. Нормальное электрическое поле атмосферы. Техногенное воздействие на ионосферу
- •36. Электротеллурическое поле. Региональные и локальные электрические поля земной коры. Вариации меридиальной и широтной напряженности электротеллурического поля
- •37. Изучение глубинного строения Земли с помощью сейсмического зондирования
- •38. Масса, форма, размеры и строение атмосферы. Слои атмосферы и зависимость температур атмосферы от высоты
14. Волна, ее характеристики. Продольные и поперечные волны. Принцип гюйгенса. Интенсивность волны
Если в упругую среду поместить колеблющееся тело, то соседние с ним частицы среды тоже придут в колебательное движение. Распространение колебаний в среде наз. волновым процессом или волной. Пример: сейсмические волны, волны на воде. Направление распространения волны называетсялучом.
Волна называется поперечной, если частицы среды колеблются перпендикулярно лучу. Если же они колеблются вдоль луча, то волна называетсяпродольной. Продольные волны могут возникнуть в среде обладающейупругостью объем.Поперечные волнывозникают только в среде, обладающей упругостью форм. Исключение составляют волны на поверхности воды.
Основные закономерности волнового процесса справедливы не только для механических волн упругой среды, но и для волн любой природы, в частности для волн электромагнитного поля.
УРАВНЕНИЕ ВОЛНЫ. ИНТЕНСИВНОСТЬ ВОЛНЫ.
Пусть колебания источника О гармонические, т.е. х = Аsint.
Тогда все частицы среды тоже придут в гармоническое колебание с той же частотой и амплитудой, но с различными фазами. В среде возникнет синусоидальная волна.
График волны внешне похож на график гармонического колебания, но по существу они различны. График колебания – зависимость смещения данной частицы от времени, график волны – смещение всех частиц среды от расстояния до источника колебаний в данный момент времени. Он является как бымоментальной фотографией волны.
Получим уравнение волны. Рассмотрим некоторую частицу С. Очевидно, что если частица О колеблется уже tсек., то частица С колеблется еще только (t–)cек., где- время распространения колебаний от О до С. Тогда уравнение колебания для С будет Х = Аsin(t–) , но=y/V,
где V -cкорость распространения волны.
Тогда Х = Аsin(t–y/V) – уравнение волны (1)
Учитывая, что длина волны VT=V/, откудаV=/T,= 2/T=2получим
Х = Аsin2(t/T – y/) = Asin2(t –y/) = Asin(t -2y/),
где к = 2/-волновое число. Если поменять оси координат, тоy(x,t) =Asin(tkx). Знак (+) указывает противоположное направление распространения.
Расстояние, на которое распространяется колебание за один период, называется длиной волны.
Скорость распространения волнового движения является скоростью распространения фазы. В однородной среде скорость постоянна. При переходе из одной среды в другую будет меняться .
Если мы возбудили колебания в какой-либо точке среды, то колебания передадутся всем окружающим ее точкам, т.е. колебаться будет совокупность частиц, заключенных в некотором объеме. Распространяясь от источников колебаний волновой процесс охватывает все новые и новые части пространства. Геометрическое место точек, до которых доходят колебания к некоторому моменту времени t, наз. фронтом волны.
Геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковой фазе, наз. волновой поверхностью.Волновые поверхности могут быть различной формы.
Часто при решении задач о распространении волн надо строить волновой фронт для некоторого момента времени по волновому фронту, заданному для начального момента времени. Это можно сделать используя принцип Гюйгенса, сущность которого в следующем:
Пусть
волновой фронт, перемещающийся в
однородной среде, занимает в данный
момент времени положение 1, рис. 2.
y
1 2 Рис.2
Требуется найти его положение через промежуток времени t. Согласно Гюйгенсу,каждая точка среды, до которой дошла волна, сама становится источником вторичных волн (1ое положение).
Это значит, что от нее, как из центра, начинает распространяться сферическая волна. Чтобы построить вторичные волны, вокруг каждой точки исходного фронта опишем сферы радиусом
y=Vt, гдеV –скорость волны.
Вторичные волны взаимно гасятся во всех направлениях, кроме направлений исходного фронта (2ое положение принципа Гюйгенса).
Принцип Гюйгенса применим и к неоднородной среде. В этом случае значения V, а следовательно иyнеодинаковы в различных направлениях. Т.к. прохождение волны сопровождается колебанием частиц среды, то вместе с волной перемещается в пространстве и энергия колебаний.
Интенсивностью волны или плотностью потока энергии наз. отношение энергии, переносимой волною сквозь площадь, перпендикулярную лучу, к продолжительности времени переноса и размеру площади.
Получим выражение для интенсивности волны: Пусть в 1 см3среды содержитсяn0частиц массойm. Тогда энергия колебания среды в единице объема равна Е =n0m2A2/2 =2A2/2, где=n0m.
Очевидно, за 1с сквозь площадку в 1 см2переносится энергия, содержащаяся в объеме прямоугольного параллелепипеда с основанием 1 см2и высотой, равнойV,следовательно интенсивностьI=EV=V2A2/2.
Т.о., интенсивность волны пропорциональна плотности среды и скорости, квадрату круговой частоты и квадрату амплитуды волны.