Рекомендуемая литература
а) основная литература:
Лекция №1: “Физические основы механики”. 2. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М.: Высшая школа, 1987. – С. 104–119. 3. Ремизов А.Н., Потапенко А.Я. Курс физики. М.: Дрофа, 2004. – С. 11–106.
а) дополнительная литература:
Трофимова Т.И. Курс физики: учеб. пособие для вузов. – 12-е изд., стер. – М.: Издательский центр “Академия”, 2006. – С. 7–34.
Физика и биофизика: Механика, колебания и волны / Учебное пособие для студентов очного и заочного отделений фармацевтического факультета / С.Н. Деревцова, И.Н. Соловьёва – Смоленск: изд. СГМА, 2007. – С. 4–35.
Тема 4
Механические колебания и волны
Теоретические вопросы:
Механические колебания
1. По каким признакам различают колебания? Возможен ли единый подход при изучении колебаний различной физической природы?
2. Являются ли периодические колебания гармоническими? Гармонические – периодическими?
3. Дать определения и записать формулы амплитуды, фазы, периода, частоты, циклической частоты колебаний
4. Записать и пояснить формулы для кинетической, потенциальной и полной энергий гармонического колебания.
5. Что такое пружинный, физический и математический маятники? Каковы периоды их колебаний?
6. Что такое приведённая длина физического маятника?
7. Что получится при сложении одинаково направленных гармонических колебаний с одинаковыми частотами? С разными частотами?
8. Как получается биение? Чему равна частота биений, период биений?
9. Проанализируйте дифференциальное уравнение и его решение для свободных затухающих колебаний.
10. Запишите закон изменения амплитуды затухающих колебаний. Являются ли затухающие колебания периодическими?
11. В чём физический смысл коэффициента затухания? Логарифмического коэффициента затухания?
12. Проанализируйте дифференциальное уравнение и его решение для вынужденных колебаний.
13. Что такое механический резонанс? Какова его роль?
14. Чем определяется амплитуда вынужденных колебаний? Запишите выражение для амплитуды и фазы при резонансе?
15. Чем определяется резонансная частота колебательной системы?
16. Что происходит при резонансе с энергией колебательной системы? Почему?
17. Что такое автоколебательная система? Приведите примеры.
18. В чём отличие автоколебаний от вынужденных и свободных незатухающих?
19. Что называется колебаниями?
20. Дайте определение периода, частоты, фазы, циклической частоты, амплитуды.
21. Какие колебания называются гармоническими?
22. Составьте дифференциальное уравнение гармонических колебаний на примере пружинного маятника.
23. Как вычислить скорость и ускорение гармонических колебаний?
24. От чего зависит энергия гармонических колебаний?
25. Как строится векторная диаграмма?
26. Как сложить два гармонических колебания одинакового направления и частоты? От чего зависит результирующая амплитуда?
Механические волны
Распространение волн в упругой среде. Длина волны, фронт волны, волновая поверхность.
Какие волны называются поперечными.
Продольные волны. Основные характеристики продольной волны.
Уравнение плоской волны. График плоской волны
Уравнение сферической волны.
Энергетические характеристики волны (энергия, объёмная плотность, групповая скорость, поток энергии, интенсивность.
Энергия волны, объёмная плотность энергии волны, физический смысл, формула.
Волновой пакет. Групповая скорость волны
Поток энергии волны, интенсивность волны, вектор Умова.
Распространение сферической волны. Интенсивность и амплитуда сферической волны.
Интерференция и дифракция волн. Когерентные волны, принцип суперпозиции.
Стоячие волны, уравнение стоячей волны, график стоячей волны.
Ударные волны. График зависимости
Звуковые волны. Акустика, виды акустики.
Физические характеристики звука. Связь между интенсивностью звука и амплитудным значением звукового давления.
Вибрации.
Связь физических характеристик звука и характеристик слухового ощущения.
Высота звука
Тембр звука. Гармонический спектр звука.
Громкость звука. Закон Вебера-Фехнера. Единицы измерения громкости
Пороговые кривые. Шум.
Эффект Доплера.
Ультразвук и его получение.
Ультразвуковой метод измерения скорости кровотока.
Применение ультразвука в фармации и клинических лабораториях.
Звуковоспринимающая и звукопроводящие системы уха. Гидродинамическая теория слуха.