Пружні хвилі.

Будь-яке пружне тіло складається з великої кількості частинок (атомів, молекул), що взаємодіють один з одним. Сили взаємодії проявляються при зміні відстані між частинками (при розтягуванні виникають сили тяжіння, при стисненні - відштовхування) і мають електромагнітну природу. Якщо будь-яка частка зовнішнім впливом виводиться з положення рівноваги, то вона потягне за собою в тому ж напрямку іншу частку, ця друга - третю, і обурення буде поширюватися від частки до частки в середовищі з певною швидкістю, яка залежить від властивостей середовища. Якщо частка була зрушена вгору, то під дією верхніх часток, відразливих, і нижніх, притягують, вона почне рухатися вниз, пройде положення рівноваги, за інерцією зміститися вниз і т.д., тобто буде здійснювати гармонійне коливальний рух, змушуючи до коливань сусідню частку, і т.д. Тому при поширенні обурення в середовищі все частинки здійснюють коливання з однаковою частотою, кожна біля свого положення рівноваги.

Процес поширення механічних коливань у пружному середовищі називається пружною хвилею. Цей процес періодичний у часі і просторі. При поширенні хвилі частинки середовища не рухаються разом з хвилею, а коливаються біля своїх положень рівноваги. Разом з хвилею від частинки до частинки середовища передається лише стан коливального руху і його енергія. Тому основна властивість всіх хвиль - перенесення енергії без перенесення речовини.

Розрізняють поздовжні і поперечні пружні хвилі.

Пружна хвиля називається поздовжньою, якщо частинки середовища коливаються вздовж напрямку поширення хвилі (рис Пружна хвиля називається поздовжньою, якщо частинки середовища коливаються вздовж напрямку поширення хвилі (рис.7).

Для взаємного розташування тих, хто вагається точок характерні згущення і розрядження.

При поширенні такої хвилі в середовищі виникають згущення і розрядження. Поздовжні хвилі виникають в твердих, рідких і газоподібних тілах, в яких виникають пружні деформації при стисненні або розтягуванні.

Пружна хвиля називається поперечною, якщо частинки середовища коливаються перпендикулярно напрямку поширення хвилі (рис. 8).

При поширенні поперечної хвилі в пружної середовищі утворюються гребені і западини При поширенні поперечної хвилі в пружної середовищі утворюються гребені і западини. Поперечна хвиля можлива в середовищі, де деформація зсуву викликає пружні сили, тобто в твердих тілах. На кордоні розділу 2-х рідин або рідини і газу виникають хвилі на поверхні рідини, вони викликаються або силами натягу, або силами тяжкості.

Таким чином, всередині рідини і газу виникають тільки поздовжні хвилі, в твердих тілах - поздовжні і поперечні.

Швидкість поширення хвиль залежить від пружних властивостей середовища і її щільності. Швидкість поширення поздовжніх хвиль ~ в 1,5 рази більше швидкості поперечних.

Поширюючись від одного джерела, обидві хвилі приходять до приймача в різний час. Вимірюючи різницю часів поширення поздовжніх і поперечних хвиль, можна визначити місце джерела хвиль (атомного вибуху, епіцентру землетрусу і т.д.).

З іншого боку, швидкість поширення хвиль в земній корі залежить від порід, що залягають між джерелом і приймачем хвиль. Це є основою геофізичних методів дослідження складу земної кори і пошуку корисних копалин.

Поздовжні хвилі, що поширюються в газах, рідини і твердих тілах і сприймаються людиною, називаються звуковими хвилями. Їх частота лежить в межах від 16 до 20000 Гц, нижче 16 Гц - інфразвук, вище 20000Гц - ультразвук.

Соколов С.Я., член кореспондент АН СРСР, в 1927-28 рр. виявив здатність ультразвукових хвиль проникати крізь метали і розробив методику УЗ дефектоскопії, сконструювавши перший УЗ генератор на 109 Гц. У 1945 році він першим розробив метод перетворення механічних хвиль в видимі світлові і створив ультразвукової мікроскоп.

Хвиля, поширюючись від джерела коливань, охоплює все нові і нові області простору.

Геометричне місце точок, до яких поширилися коливання до даного моменту часу t, називається фронтом хвилі.

Геометричне місце точок, хто вагається в однаковій фазі, називається хвильовою поверхнею.

Хвильових поверхонь можна провести нескінченно багато, але їх вид для даної хвилі однаковий. Хвильовий фронт являє собою хвильову поверхню в даний момент часу.

В принципі хвильові поверхні можуть бути будь-якої форми, а в найпростішому випадку це сукупність паралельних площин або концентричних сфер (рис. 9).

Хвиля називається плоскою, якщо її фронт являє собою площину.


Хвиля називається сферичною, якщо її фронт являє собою поверхню сфери.

Хвилі, що розповсюджуються в однорідноїізотропної середовищі від точкових джерел, є сферичними Хвилі, що розповсюджуються в однорідноїізотропної середовищі від точкових джерел, є сферичними. На великій відстані від джерела сферична хвиля може розглядатися як плоска.

Принцип Гюйгенса: кожна точка фронту хвилі (тобто кожна коливається частка середовища) є джерелом вторинних сферичних хвиль. Нове положення фронту хвилі представляється обвідної цих вторинних хвиль.

Це твердження висловив в 1690 році голландський вчений Гюйгенс. Справедливість його можна проілюструвати за допомогою хвиль на поверхні води, які імітують сферичні хвилі, що виникають в обсязі пружного середовища.

А1В1 - фронт в момент t1,

А2В2 - фронт в момент t2.

Перегородивши поверхню води перепоною з малим отвором і направивши на перешкоду плоску хвилю, переконуємося, що за перепоною - сферична хвиля (рис. 10).

Біжать називаються хвилі, які переносять в просторі енергію.

Отримаємо рівняння біжить плоскої хвилі, припускаючи, що коливання носять гармонійний характер, а вісь Y збігається з напрямком поширення хвилі Отримаємо рівняння біжить плоскої хвилі, припускаючи, що коливання носять гармонійний характер, а вісь Y збігається з напрямком поширення хвилі.

Рівняння хвилі визначає залежність зміщення коливається частки середовища від координат і часу.

Нехай деяка частка середовища В (рис. 11) знаходиться на відстані у від джерела коливань, розташованого в точці Про. У точці Про зміщення частинки середовища від положення рівноваги відбувається за гармонійним законом,

де t - час, що відраховується від початку коливань.

У точці C У точці C   де   - час, за яке хвиля від точки O доходить до точки C,   - швидкість поширення хвилі де - час, за яке хвиля від точки O доходить до точки C, - швидкість поширення хвилі.

- рівняння плоскої біжучої хвилі - рівняння плоскої біжучої хвилі.

Це рівняння визначає величину зсуву х хитається точки, яка характеризується координатою у, в будь-який момент часу t.

Якщо плоска хвиля поширюється не в позитивному напрямку осі Y, а в протилежному напрямку, то

Оскільки Оскільки   рівняння хвилі можна записати у вигляді рівняння хвилі можна записати у вигляді

Відстань між найближчими точками, що коливаються в однаковій фазі, називається довжиною хвилі.

Довжина хвилі - відстань, на яке поширюється хвиля за період коливань частинок середовища, тобто

. .

Оскільки Оскільки

, ,

де де   - хвильове число - хвильове число.

У загальному випадку У загальному випадку .

Дата додавання: 2014-12-03; переглядів: 30; Порушення авторських прав

Новости

Цена гидроизоляции крыши
Во-1-х, этот комплекс действий защищает сооружение от разрушительного воздействия осадков. Без гидроизоляции в строении возникают протечки (а гидроизолирующее покрытие держит воду даже при резких перепадах

Гидроизоляция пола в ванной
Процесс выполнения гидроизоляции Гидроизоляционный раствор следует наносить в 2 этапа: первый слой раствора следует нанести на пол, а через 4-6 часов второй . Как правило, выполняется она специальными

Гидроизоляционная пленка для кровли
Основные разновидности пленочных гидроизоляционных материалов Для защиты крыши от негативного воздействия влаги, могут применяться следующие виды материалов: Именно мембраны считаются оптимальным выбором

Гидроизоляция пола перед стяжкой
В повседневной жизни рано или поздно все сталкиваются с «несанкционированным» проникновением воды из или в помещения проживания. Мы топим, нас топят, или в своем доме на первом этаже появляются непредусмотренные

Гидроизоляционная пленка: Что это, какие бывают пленки, инструкция по монтажу, цены за рулон
Гидроизоляционная пленка – это материал, который используется для защиты здания от влаги, конденсата и атмосферных осадков. Позволяет существенно продлить эксплуатацию не только здания, но и его основных

Организация кровельного пирога - пароизоляция, утепление, гидроизоляция кровли
Принципиально увидеть, что, беря во внимание подобные тенденции, строй компании сразу строят новые дома с мансардой жилого плана, но и обладатели уже построенных особняков также хотят переоборудовать

Обмазочная гидроизоляция для бетона: виды, требование и применение
Задачей строительства является не просто построить здание, но и защитить поверхности от проникновения воды. Фундамент, подвал, полы, крыша всегда соприкасаются с водой. Защиты требуют не только места,

Пароизоляция и гидроизоляция: отличие и назначение
Каждому человеку хочется, чтобы условия проживания в доме были одинаково комфортны как в летний зной, так и в зимнюю стужу. Но что нужно, чтобы создать в доме благоприятную атмосферу? Конечно же, в условиях

Мастика гидроизоляционная: история появления, многообразие видов
Нет необходимости говорить, что гидроизоляция продлевает срок эксплуатации конструктивных элементов зданий и сооружений. Видов защиты от проникновения влаги большое количество. Нас же в этой статье

Гидроизоляция стен от фундамента: материалы, правила
Так как фундамент является основой всего дома, то особое внимание необходимо уделить его гидроизоляции. Она будет надежно защищать строение от попадания внутрь как грунтовых вод, так и поверхностных вод