Механические колебательные системы
Механические колебания Свободные колебания Вынужденные колебания Механической волной называется процесс распространения механических колебаний в упругой среде.
Поперечная волна – это волна при распространении которой частицы среды испытывают смещение в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны. Распространение поперечного волнового импульса по натянутому резиновому жгуту Продольная волна – это волна при распространении которой смещение частиц среды происходит в направлении распространения волны. Распространение продольного волнового импульса по упругому стержню.
Простейшая одномерная модель твердого тела Механические волны распространяются в материальных средах: твердых, жидких или газообразных. Существуют волны, которые способны распространяться и в пустоте: световые волны. Для механических волн обязательно нужна среда, которая способна запасать кинетическую и потенциальную энергию и обладает инертными и упругими свойствами. В простейшей одномерной модели твердое тело можно представить как совокупность шариков и пружинок.
амплитудой A колебания частиц, периодом колебаний – T, частотой ν, циклической частотой ω, длиной волны λ.
- максимальное смещение любой точки среды от положения равновесия
Т – это промежуток времени, в течение которого любая из частиц среды совершает одно полное колебание. Для синих кривых , красная кривая отличается от синей только значением периода .
– это число полных колебаний, совершаемых любой частицей среды за единицу времени. Единица измерений частоты – герц (Гц). Для синих кривых , красная кривая отличается от синей только значением периода .
– это число полных колебаний за 2π секунд. . . ω «Моментальные фотографии» бегущей синусоидальной волны в момент времени t и t+Δt. ω
– это расстояние между двумя соседними точками среды, колеблющимися в одинаковых фазах, или, иначе, расстояние, на которое распространяется волна за время, равное периоду. . . «Моментальные фотографии» бегущей синусоидальной волны в момент времени t и t+Δt.
Случай гармонических колебаний. Учитывая, что
Волна несет с собой энергию, которая складывается из кинетической энергии колеблющихся частиц и энергии деформации среды: Полная энергия одной частицы среды: учтем, что
Так как Так как
Подсчитаем энергию цилиндрическом объеме с основанием и длиной заключенную в некотором Количество энергии, переносимое волной, через единицу поверхности, перпендикулярной к направлению, в котором переносится волна в единицу времени, называется плотностью потока энергии J или интенсивностью волны. Подставим – вектор Умова.
ХРИСТИАН ДОПЛЕР 1842 год
Если источник удаляется от приемника:
Эффект Доплера используют для определения скорости движения источника или приемника звука относительно среды. На нем основан один из методов измерения скорости кровотока, скорости движения клапанов и стенок сердца ( доплеровская эхокардиография ). Большими возможностями и преимуществами обладает эффект Доплера, используемый в УЗ диагностике.
ВОПРОСЫ?
