Упругой средой называется такая среда, любой выделенный объем которой обладает свойством упругости.

Упругостью называется свойство тел восстанавливать свою форму после прекращения действия сил, вызывающих деформацию.

Колебания и волны (общее понятие)

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется колебанием?

2. Как подразделяются колебания в зависимости от физической природы?

3. Приведите примеры колебаний: механических, электромеханических, электромагнитных?

4. Что называют смещением колеблющегося тела?

5. Что называют амплитудой колебания?

6. Что общего и различного между физическими понятиями «смещение» и «амплитуда»?

7. Какими общими свойствами обладают колебания?

8. Какие колебания называют периодическими?

9. Какие колебания называют гармоническими? Какое уравнение выражает смысл гармонического колебания?

10. Какие колебания называются свободными?

11. От чего зависят период и амплитуда свободных колебаний?

12. Какие колебания называют вынужденными?

13. От каких параметров зависит амплитуда вынужденных колебаний? Частота?

14. Чем отличаются физические величины: линейная частота и циклическая частота?

15. Напишите формулу, устанавливающую связь между циклической и линейной частотой.

16. Что называют фазой гармонического колебания?

17. Что понимают под начальной фазой?

18. Что общего и различного между физическими понятиями «фаза» и «начальная фаза»?

19. Какие колебания называются затухающими? Незатухающими?

20. В одинаковых или противоположных фазах колеблются: а) крылья птицы; б) руки человека при гребле на лодке; в) стеклоочистители на автомобилях?

21. Судно движется равномерно, испытывая бортовую качку. Какова траектория движения верхнего конца мачты?

 

ЛЕКЦИЯ 2 – Упругие колебания и волны (общие понятия)

 

 

Ультразвуковая дефектоскопия для обнаружения дефектов использует упругие колебания и волны.

Акустические колебания – это механические колебания упругой среды (например, металла рельса) вокруг положения своего равновесия, а акустические волны – распространение в этой среде механического возмущения (деформации). Т.е., акустические колебания могут возникать и распространяться в средах, обладающих свойст­вом упругости.

В различных физических средах (твердых, жидких, газообразных) могут быть возбуждены упругие механические колебания, которые представляют собой колебательные движения (смещения) частиц материальной среды относительно своего положения равновесия. Такой процесс в материальной среде распространяется в виде волн за счет упругих связей между соседними частицами, поэтому волны называют упругими. Так, внешний возмущающий импульс (например, удар) на поверхности тела сжимает слой, прилегающий к поверхности, и сообщает ему скорость. Возни­кающие силы упругости (напряжения) ускоряют следующий слой и деформируют его. Упругие силы, возникающие при деформа­ции второго слоя, остановят первый и вернут его в недеформированное состояние. Второй слой передает деформации далее, в теле возникает упругая волна, которая будет переносить исходное возмущение в определенном направлении. При этом имеют место два явления: колебания частиц среды около положения своего равновесия и распространение возму­щенного состояния от одной частицы среды к другой.

Процесс распространения колебаний в неограниченном твердом теле можно проиллюст­рировать следующим образом (рисунок 9). Если одновременно привести в движение все частицы, распо­ложенные по линии АБ, то они сожмут пружины и передадут движение частицам по линии ВГ. Те, в свою очередь, передадут движение дальше. Частицы по линии АБ достигнут максимального смещения влево, после чего возвратятся обратно. Таким образом, каждая «плоскость», в которой расположены материальные частицы, будет совершать колебательное движение.

Рисунок 9 – Модель распространения упругих колебаний в твердом теле