Механические волны в упругой среде

 

Механические волны — это волны, которые распространяются в упругой  среде возмущения, т. е. происходит отклонение частиц среды от положения равновесия.

Упругая среда — это  такая  среда, где ее деформация пропорциональна приложенной силе.

Скорость  волны — это  скорость, с которой  распространяется возмущение в упругой среде.

Длина волны — это  отрезок  траектории,  на  которой  распространяется волна за время, равное периоду колебаний в ней.
 
Продольная волна — эта волна возникает, если колебания частиц  и  распространение   волны совершаются   в  одном  направлении;  эти  волны  сопровождаются   деформациями  растяжения и сжатия,  могут распространяться в любых упругих средах: газах, жидкостях и твердых телах.
Волновое уравнение продольной волны:
 

Поперечная волна — эта волна возникает, если эти движения происходят  в перпендикулярных направлениях; эти  волны  распространяются в тех средах, где возникают  силы упругости  при деформации сдвига, т. е. в твердых телах.

Поверхностная волна — это волна, которую  можно заметить на свободной поверхности  жидкостей.  Частицы жидкости при распространении  такой  волны колеблются как вдоль, так и поперёк направлению распространения волны.

Бегущая волна — это волна, переносящая  энергию в пространстве, которая при распространении  втягивает в колебания всё новые и новые частицы среды, которые при этом получают энергию от волны.

Поглощение волн — это процесс затухания волны в пространстве, который  объясняется  тем, что механическая энергия колеблющих- ся частиц передается во внутреннюю, тепловую энергию среды.

Луч — это линия, касательная к которой  в каждой точке сходится с направлением распространения волны.

Гармоническая или синусоидальная волна — это волна, при рас- пространении которой  частицы среды совершают гармонические или  синусоидальные колебания.

Частота волны — это частота,  которая образуется при гармонических колебаниях.

Волновой  фронт — это геометрическое место точек,  в которых фаза колебаний частиц среды имеет одно и то же значение.

Плоская волна — это волна, если ее волновые поверхности есть параллельные плоскости.

Сферическая волна — это волна, если ее волновые поверхности есть концентрические сферы.

Уравнение волны — это зависимость колеблющейся величины от координат и времени.
 
Полная механическая  энергия  упругой  среды, в которой  распространяется упругая продольная волна:


Объемная плотность энергии среды — это физическая скалярная величина, которая определяется отношением энергии среды, которая  заключена в объеме, к  величине  этого  объема, стремящимся к нулю:


Для продольной волны объемная плотность будет определяться:


Лекция добавлена 25.02.2014 в 22:43:03