4 Распространение колебаний в упругой среде. Волны, их характеристики.

Если в упругую среду поместить колеблющееся тело (источник колебаний), то соседние с ним частицы среды тоже придут в колебательное движение. Колебания этих частиц посредством сил упругости будет передано соседним частицам среды и т. д. Через некоторое время процесс колебаний охватит всю среду.

Распространение колебаний в упругой среде называется волновым процессом, или механической волной.

Примером волнового процесса могут служить волны на поверхности воды, расходящиеся от источника колебаний.

Направление распространения волны (колебания) называется лучом.

Волна называется поперечной, если частицы среды колеблются перпендикулярно лучу.

Волна называется продольной, если частицы среды колеблются вдоль луча.

Частицы среды не перемещаются вместе с волной, а колеблются около своих положений равновесия.

Являются ли волны ,распространяющиеся в среде, продольными или поперечными – зависит от упругих свойств среды.

Если при сдвиге одного слоя среды относительно другого возникают упругие силы, стремящиеся возвратить сдвинутый слой в положение равновесия, то в среде могут распространяться поперечные волны.

Такой средой является твердое тело.

Если в среде возникают силы упругости при деформации сжатия или растяжения, то в такой среде могут распространяться продольные волны.

В жидкости и в газе распространяются только продольные волны.

Физические величины для описания волны (характеристики):

Амплитуда (А) – наибольшее значение периодически изменяющейся физической величины.

Смещение (х) – расстояние, пройденное возмущением за определенное время.

Фазовая постоянная () – мгновенное значение независимей переменной в момент времени и .

Период (Т) - продолжительность одного колебания.

Частота () – отношение числа n преобразований, совершенных за время t; величина обратная периоду.

Круговая частота () – значение частоты умноженное на .

Длина волны () – расстояние между двумя одинаковыми состояниями, следующими друг за другом.

Скорость распространения волны () – скорость, с которой колебания распространяются в пространстве: .

Вопросы для самопроверки:

1. Какое движение называется колебательным?

2. Какими параметрами оно характеризуется?

3. Какие колебания называются гармоническими?

4. Чем определяется значение смещения в любой момент времени?

5. Что такое период колебаний?

6. Что такое частота колебаний?

7. Как период связан с частотой?

8. Как циклическая частота связана с периодом и частотой?

9. Что называется фазой колебаний?

10. Какой физический смысл фазы колебаний?

11. Какие колебания называются свободными?

12. Какие колебания называются вынужденными?

13. Какие колебания называются затухающими?

14. Приведите примеры свободных колебаний.

15. Приведите примеры гармонических колебаний.

16. Какие превращения энергии происходят при колебательном движении?

17. В кокой момент система обладает кинетической энергией?

18. Чему равна кинетическая энергия?

19. В кокой момент система обладает потенциальной энергией?

20. Чему равна потенциальная энергия?

21. Чему равна полная механическая энергия колеблющегося тела?

22. Какое явление называется резонансом?

23. Какой процесс называется волновым?

24. Какая волна называется поперечной? Волновой?

25. В каких средах распространяются поперечные и продольные волны?

26. Какими величинами характеризуется волна?

27. Дайте определения физических величин описывающих волны.

Тема: Свободные электромагнитные колебания в контуре. Превращение энергии в колебательном контуре. Формула Томсона. Собственная частота колебаний в контуре. Затухающие электрические колебания.

Автоколебания. Генератор незатухающих колебаний (на транзисторе).