Колебания и волны основные положения (уч.10кл. Стр.184-,345-346)

Колебательное движение в системе может происходить под действием внутренних сил и под действие внешних сил.

Свободные (собственные) колебания – колебания, происходящие под действием внутренних сил системы, выведенной из положения равновесия и предоставленной самой себе

Циклическая частота собственных гармонических колебаний пружинного маятника:

ω₀ =

k – жесткость пружины

Период свободных колебаний пружинного маятника:

T = = 2π

Амплитуда колебаний – максимальное отклонение колеблющейся величины от положения равновесия

Полная механическая энергия колебаний пропорциональна квадрату их амплитуды

E =

Затухающие колебания – колебания, амплитуда которых уменьшается с течением времени

Апериодическое движение в колебательной системе – неповторяющееся (не имеющее периода) движение, возникающее из-за значительных сил трения, противодействующих движению.

Статическое смещение – изменение положения равновесия колебательной системы под действием постоянной силы

Вынужденные колебания – колебания, происходящие под действием периодической внешней силы.

Амплитуда вынужденных колебаний пружинного маятника массой m зависит от частоты вынуждающей силы

A = ││

ω₀- частоты собственных колебаний пружинного маятника

F₀ – амплитуда периодической внешней силы

Резонанс – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты внешней силы с частотой собственных колебаний системы

Резонансная кривая – график зависимости амплитуды вынужденных колебаний системы от частоты вынуждающей силы

Аналогии между механическими и электрическими колебаниями:

Координата	x	Заряд	q
Скорость	v =	Сила тока	i =
Ускорение	a =	Скорость изменения силы тока	i’ =
Масса	m	Индуктивность	L
Жесткость	k	Величина, обратная электроемкости
Сила	F	Напряжение	U
Вязкость	r	Сопротивление	R
Потенциальная энергия деформированной пружины		Энергия электрического поля конденсатора
Кинетическая энергия		Энергия магнитного поля катушки
Импульс	mv	Поток магнитной индукции	Li

Механические колебания и волны основные положения ( уч.10кл.Стр.345-346)

Волновой процесс – процесс переноса энергии без переноса вещества.

Механическая волна – возмущение, распространяющееся в упругой среде.

Наличие упругой среды – необходимое условие распространения механической волны.

Перенос энергии и импульса в среде происходит в результате взаимодействия между соседними частицами среды.

Волны бывают продольные и поперечные.

Продольная механическая волна – волна, в которой движение частиц среды происходит в направлении распространения волны.

Поперечная механическая волна – волна, в которой движение частиц среды происходит в направлении перпендикулярном распространению волны.

Продольные волны могут распространяться в любой среде.

Поперечные волны в газа и жидкостях не возникают, так как в них отсутствуют фиксированные положения частиц.

Периодическое внешнее воздействие вызывает периодические волны.

Гармоническая волна – волна, порождаемая гармоническими колебаниями частиц среды.

Длина волны – расстояние, на которое распространяется волна за период колебаний ее источника

λ = vT

v – скорость волны

Скорость механической волны – скорость распространения возмущений в среде

Поляризация – упорядоченность направлений колебаний частиц в среде

Плоскость поляризации – плоскость, в которой колеблются частицы среды в волне.

Линейно-поляризованная механическая волна – волна, частицы которой колеблются вдоль определенного направления (линии)

Поляризатор – устройство, выделяющее волну определенной поляризации

Стоячая волна – волна, образующаяся в результате наложения двух гармонических волн, распространяющихся навстречу друг другу и имеющих одинаковый период, амплитуду и поляризацию

Пучности стоячей волны – положение точек, имеющих максимальную амплитуду колебаний.

Узлы стоячей волны – не перемещающиеся точки волны, амплитуда колебаний которых равна нулю.

На длине l струны, закрепленной на концах, укладывается целое число n полуволн поперечных стоячих волн.

= n (n = 1, 2, 3, …)

Такие волны называются модами колебаний

Мода колебаний для произвольного целого n>1 называется n-й гармоникой или n-м обертоном.

Мода колебаний первой гармоники называется основной модой колебаний.

Звуковые волны – упругие волны в среде, вызывающие у человека слуховые ощущения.

Звуковые волны лежат в пределах 16 Гц – 20 кГц

Скорость распространения звуковых волн определяется скоростью передачи взаимодействия между частицами среды.

Скорость звука в твердом теле, как правило, больше скорости звука в жидкости, которая в свою очередь превышает скорость звука в газе.

Звуковые сигналы классифицируют по высоте, тембру и громкости.

Высота звука – определяется частотой источника звуковых колебаний.

Чем больше частота колебаний, тем выше звук.

Тембр звука – определяется формой звуковых колебаний.

Различие формы колебаний, имеющих одинаковый период, связано с разными относительными амплитудами основной моды и обертонов.

Громкость звука – характеризуется уровнем интенсивности звука.

Интенсивность звука – энергия звуковых волн, падающая на площадь 1 м² за 1 с

Единица измерения интенсивности звука – Вт/м²

Уровень интенсивности звука

β = 10 lg

I – интенсивность звука

I₀ – 10^-12 Вт/м2 – интенсивность, соответствующая порогу слышимости

Единица уровня интенсивности – дБ (децибел)

Порог слышимости – характеризуется минимальной интенсивностью звука, которая может фиксироваться человеческим ухом.