Волны. Плоская стационарная волна

Глава 18. Упругие волны

Вопросы для повторения

Какие колебания называются вынужденными?
По какому закону изменяется амплитуда вынужденных колебаний?
Какой зависимостью связаны: циклическая частота вынужденных колебаний, частота собственных свободных колебаний и коэффициент затухания?
Какое явление называется резонансом?
Какая величина называется статическим отклонением?
Что такое биения?
Когда они возникают?
По какому закону изменяется амплитуда биений?
Чему равен период биений?
Какова траектория точки, участвующей одновременно в дух взаимно перпендикулярных колебаниях с одинаковыми периодами?
Какова траектория точки, участвующей одновременно в дух взаимно перпендикулярных колебаниях с одинаковыми периодами и одинаковыми амплитудами?
Когда в качестве траектории при сложении двух взаимно перпендикулярных колебаний получается прямая?
Как по виду фигур Лиссажу можно определить отношения частот складываемых колебаний?

Процесс распространения колебаний в пространстве называется волной.

При распространении волны частицы среды не движутся вместе с волной, а колеблются около своих положений равновесия.

Вместе с волной от частицы к частице передается лишь состояние колебательного движения и его энергия.

Основное свойство всех волн не зависимо от их природы: перенос энергии осуществляется без переноса вещества.

Волны могут быть упругими, электромагнитными и на поверхности жидкости.

Упругими механическими волнами будем называть механические возмущения, распространяющиеся в окружающей среде.

Упругие механические волны делятся на продольные и поперечные.

В продольных волнах частицы среды колеблются в направлении распространения волны. В поперечных - в направлениях, перпендикулярных распространению волны. В жидкостях и газах возникают только продольные механические волны, в твердых телах - и продольные и поперечные механические волны.

Упругая волна называется гармонической, если соответствующие ей колебания являются гармоническими.

Фронтом волны называется геометрическое место точек, до которых дошли колебания в данный момент времени ( t ) .

Фронт волны представляет собой ту поверхность, которая отделяет часть пространства, уже вовлеченную в волновой процесс от области пространства, в которой колебания еще не возникли.

Волновой поверхностью можно назвать геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковой фазе.

Волновых поверхностей существует бесконечно много, а волновой фронт для каждого момента времени один.

Волны, волновые поверхности которых представляют собой плоскости, называют плоскими. Если волновая поверхность имеет сферическую форму, волна называется сферической.

Через – ( кси ) обозначим смещение частицы из положения равновесия. Тогда

– будет график волны.

Рис 12.1. График волны дает зависимость смещения всех частиц среды от расстояния до источника в данный момент времени.

Расстояние, на которое переместилась волна за 1 период, называется длиной волны.

(12.1)

но

;

(12.2)