Terpė vadinama elastinga, jei tarp jos dalelių yra sąveikos jėgos, neleidžiančios bet kokiai šios terpės deformacijai. Kai kūnas svyruoja elastingoje terpėje, jis veikia greta kūno esančias terpės daleles ir verčia jas atlikti priverstinius virpesius. Prie svyruojančio kūno esanti terpė deformuojasi, joje atsiranda tamprumo jėgos. Šios jėgos veikia terpės daleles, kurios vis labiau nutolsta nuo kūno, iškeldamos jas iš pusiausvyros padėties. Palaipsniui visos terpės dalelės dalyvauja svyruojančiame judėjime.
Kūnai, sukeliantys plitimą terpėje elastinės bangos, yra bangų šaltiniai(svyruojančios kamertono šakės, muzikos instrumentų stygos).
elastinės bangos vadinamos mechaninėmis perturbacijomis (deformacijomis), kurias sukelia šaltiniai, sklindantys elastingoje terpėje. Elastinės bangos negali sklisti vakuume.
Apibūdinant bangų procesą, terpė laikoma ištisine ir ištisine, o jos dalelės yra be galo maži tūrio elementai (pakankamai maži, palyginti su bangos ilgiu), kuriuose didelis skaičius molekules. Kai banga sklinda kontinuumas terpės dalelės, dalyvaujančios virpesiuose kiekvienu laiko momentu, turi tam tikras svyravimo fazes.
Susiformuoja terpės taškų lokusas, svyruojantis tomis pačiomis fazėmis bangos paviršius.
Bangos paviršius, skiriantis svyruojančias terpės daleles nuo dar nepradėjusių svyruoti, vadinamas bangos frontu.Priklausomai nuo bangos fronto formos, bangos būna plokščios, sferinės ir kt.
Tiesė, nubrėžta statmenai bangos frontui bangos sklidimo kryptimi, vadinama spinduliu. Spindulys rodo bangos sklidimo kryptį.;;
AT plokštumos banga bangų paviršiai – tai plokštumos, statmenos bangos sklidimo krypčiai (15.1 pav.). Plokščias bangas galima gauti vandens paviršiuje plokščioje vonioje, naudojant plokščio strypo virpesius.
Sferinėje bangoje bangų paviršiai yra koncentrinės sferos. Sferinę bangą gali sukurti rutuliukas, pulsuojantis vienalytėje elastingoje terpėje. Tokia banga sklinda vienodu greičiu visomis kryptimis. Spinduliai yra rutulių spinduliai (15.2 pav.).
Mėgautis peržiūra pristatymai sukurti paskyrą ( sąskaitą) Google ir prisijunkite: https://accounts.google.com
Skaidrių antraštės:
Pamokos tema: Virpesių sklidimas tampriose terpėse. Bangos
Tanki terpė yra terpė, kurią sudaro didelis skaičius dalelės, kurių sąveika labai artima tampriai
Virpesių sklidimo elastingoje terpėje procesas laikui bėgant vadinamas mechanine banga.
Bangos atsiradimo sąlygos: 1. Tamprios terpės buvimas 2. Virpesių šaltinio buvimas - terpės deformacija
Mechaninės bangos gali sklisti tik kokioje nors terpėje (medžiagoje): dujose, skystyje, kietoje medžiagoje. Vakuume negali kilti mechaninė banga.
Bangas generuoja svyruojantys kūnai, kurie sukuria terpės deformaciją supančioje erdvėje.
BANGOS išilginės skersinės
Išilginės – bangos, kurių svyravimai vyksta sklidimo kryptimi. Atsiranda bet kurioje terpėje (skysčiuose, dujose, kietuose kūnuose).
Skersinė – kurioje vyksta svyravimai statmenai bangos judėjimo krypčiai. Atsiranda tik kietosios medžiagos.
Skysčio paviršiaus bangos nėra nei išilginės, nei skersinės. Jei į vandens paviršių mesti nedidelį rutulį, pamatysite, kad jis, siūbuodamas ant bangų, juda žiediniu keliu.
Bangos energija Keliaujanti banga yra banga, kai energija perduodama be medžiagos perdavimo.
Cunamio bangos. Materija nenešama bangos, bet banga neša tokią energiją, kuri atneša dideles nelaimes.
Tema: metodologiniai patobulinimai, pristatymai ir pastabos
Fizikos pamokos metodinis tobulinimas Pilnas vardas: Raspopova Tatjana Nikolaevna Pareigos: fizikos mokytoja Pavadinimas švietimo įstaiga: MKOU Djoginsky vidurinė mokykla Klasė: 8 Programos skyrius: "Pažeidimai ...
Pristatymas fizikos pamokoje 8 klasėje tema „Garso bangos įvairios aplinkos“. Apima įvairius užsiėmimus klasėje. Tai pasikartojimas savarankiškas darbas, ataskaitos, eksperimentai...
Pamoka „Šviesos sklidimas vienalytėje terpėje“
Mokiniai turi susipažinti su tiesinio šviesos sklidimo dėsniu; su sąvokomis "taškinis šviesos šaltinis" ir "šešėlis" ...
Laisvųjų harmoninių virpesių grandinėje lygtis. Matematinis virpesių aprašymas
Šis darbas gali būti naudojamas studijuojant temą 11 klasėje: „Elektromagnetiniai virpesiai“. Medžiaga skirta paaiškinti nauja tema ir kartojimas...
Svyravimai, sužadinti bet kuriame terpės taške (kietoje, skystoje ar dujinėje), joje sklinda baigtiniu greičiu, priklausomai nuo terpės savybių, perduodami iš vieno terpės taško į kitą. Kuo toliau terpės dalelė yra nuo virpesių šaltinio, tuo vėliau ji pradės svyruoti. Kitaip tariant, įtrauktos dalelės fazėje atsiliks nuo tų dalelių, kurios jas įtrauks.
Tiriant svyravimų sklidimą, neatsižvelgiama į diskrečiąją (molekulinę) terpės struktūrą. Terpė laikoma ištisine, t.y. nuolat pasiskirstę erdvėje ir pasižymintys elastinėmis savybėmis.
Taigi, Svyruojantis kūnas, patalpintas į elastingą terpę, yra virpesių, sklindančių iš jo visomis kryptimis, šaltinis. Virpesių sklidimo terpėje procesas vadinamas banga.
Kai banga sklinda, terpės dalelės nejuda kartu su banga, o svyruoja aplink savo pusiausvyros padėtis. Kartu su banga iš dalelės į dalelę perduodama tik svyruojančio judėjimo būsena ir energija. Štai kodėl pagrindinė visų bangų savybė,nepriklausomai nuo jų prigimties,yra energijos perdavimas be medžiagos perdavimo.
Atsiranda bangos skersinis (virpesiai atsiranda sklidimo krypčiai statmenoje plokštumoje) ir išilginis (terpės dalelių koncentracija ir retėjimas vyksta sklidimo kryptimi).
kur υ yra bangos sklidimo greitis, yra periodas, ν yra dažnis. Iš čia bangos sklidimo greitį galima rasti pagal formulę:
| . | (5.1.2) |
Toje pačioje fazėje svyruojančių taškų lokusas vadinamas bangos paviršius. Bangos paviršius gali būti brėžiamas per bet kurį erdvės tašką, kurį apima bangos procesas, t.y. bangų paviršių yra be galo daug. Bangų paviršiai išlieka stacionarūs (praeina per toje pačioje fazėje svyruojančių dalelių pusiausvyros padėtį). Yra tik vienas bangos frontas ir jis juda visą laiką.
Bangų paviršiai gali būti bet kokios formos. Paprasčiausiais atvejais bangų paviršiai turi formą lėktuvas arba sferos, atitinkamai bangos vadinamos butas arba sferinės . Plokštuminėje bangoje bangų paviršiai yra lygiagrečių viena kitai plokštumų sistema, sferinėje bangoje – koncentrinių sferų sistema.
Pasikartojantys judesiai arba būsenos pokyčiai vadinami svyravimais (kintamoji elektros srovė, švytuoklės judėjimas, širdies darbas ir kt.). Visi svyravimai, nepaisant jų pobūdžio, turi tam tikrus bendruosius modelius. Svyravimai terpėje sklinda bangų pavidalu. Šiame skyriuje aptariamos mechaninės vibracijos ir bangos.
7.1. HARMONINIAI VIRPIMAI
Tarp Įvairios rūšys svyravimai yra paprasčiausia forma harmoninis svyravimas, tie. tokia, kurios svyravimo reikšmė laikui bėgant kinta pagal sinuso arba kosinuso dėsnį.
Tegu, pavyzdžiui, materialus taškas su mase t pakabinamas ant spyruoklės (7.1 pav., a). Šioje padėtyje tamprumo jėga F 1 subalansuoja gravitacijos jėgą mg. Jei spyruoklė patraukta per atstumą X(7.1 pav., b), tada įjunkite materialus taškas bus didelė tamprumo jėga. Tamprumo jėgos pokytis pagal Huko dėsnį yra proporcingas spyruoklės ilgio arba poslinkio pokyčiui X taškai:
F = -kh,(7.1)
kur į- spyruoklės standumas; minuso ženklas rodo, kad jėga visada nukreipta į pusiausvyros padėtį: F< 0 val X> 0, F > 0 val X< 0.
Kitas pavyzdys.
Matematinė švytuoklė nukrypsta nuo pusiausvyros padėties mažu kampu α (7.2 pav.). Tada švytuoklės trajektorija gali būti laikoma tiesia linija, sutampančia su ašimi OI.Šiuo atveju apytikslė lygybė
kur X- materialaus taško poslinkis pusiausvyros padėties atžvilgiu; l yra švytuoklės stygos ilgis.
Materialų tašką (žr. 7.2 pav.) veikia sriegio įtempimo jėga F H ir gravitacijos jėga. mg. Jų rezultatas yra:
Palyginus (7.2) ir (7.1), matome, kad šiame pavyzdyje gaunamoji jėga yra panaši į elastinę, nes ji yra proporcinga materialaus taško poslinkiui ir yra nukreipta į pusiausvyros padėtį. Tokios jėgos, kurios savo prigimtimi yra neelastingos, bet savo savybėmis panašios į jėgas, atsirandančias dėl nedidelių tamprių kūnų deformacijų, vadinamos kvazietariomis.
Taigi materialus taškas, pakabintas ant spyruoklės (spyruoklės švytuoklė) arba sriegio (matematinė švytuoklė), atlieka harmoninius svyravimus.
7.2. VIBRACINIO JUDĖJIMO KINETINĖ IR POTENCINĖ ENERGIJA
Svyruojančios medžiagos taško kinetinę energiją galima apskaičiuoti pagal gerai žinoma formulė, naudojant išraišką (7.10):
7.3. ARMONINIŲ VIRPYMŲ PRIĖMIMAS
Materialus taškas vienu metu gali dalyvauti keliuose virpesiuose. Šiuo atveju, norint rasti lygtį ir susidariusio judėjimo trajektoriją, reikia pridėti vibracijas. Paprasčiausias yra papildymas harmonines vibracijas.
Panagrinėkime dvi tokias problemas.
Harmoninių virpesių, nukreiptų išilgai vienos tiesės, pridėjimas.
Tegul materialus taškas vienu metu dalyvauja dviejuose svyravimuose, vykstančiuose išilgai vienos linijos. Analitiškai tokie svyravimai išreiškiami tokiomis lygtimis:
tie. gauto virpesio amplitudė lygi svyravimų dėmenų amplitudių sumai, jei skirtumas pradinės fazės lygus lyginiam skaičiui π (7.8 pav., a);
tie. susidariusio virpesio amplitudė lygi svyravimų dėmenų amplitudių skirtumui, jei skirtumas pradinėse fazėse lygus nelyginiam skaičiui π (7.8 pav., b). Konkrečiai, A 1 = A 2 turime A = 0, t.y. svyravimų nėra (7.8 pav., c).
Tai gana akivaizdu: jei materialus taškas vienu metu dalyvauja dviejuose svyravimuose, kurių amplitudė yra tokia pati ir vyksta priešfazėje, taškas yra nejudantis. Jei pridėtinių virpesių dažniai nėra vienodi, kompleksinis svyravimas nebebus harmoningas.
Įdomus atvejis, kai svyravimo terminų dažniai mažai skiriasi vienas nuo kito: ω 01 ir ω 02
Gautas svyravimas panašus į harmoninį, bet su lėtai kintančia amplitude (amplitudės moduliacija). Tokie svyravimai vadinami plaka(7.9 pav.).
Viena kitai statmenų harmoninių virpesių pridėjimas. Tegul materialus taškas vienu metu dalyvauja dviejuose virpesiuose: vienas nukreiptas išilgai ašies OI, kitas yra išilgai ašies OY. Virpesiai pateikiami tokiomis lygtimis:
Lygtys (7.25) apibrėžia materialaus taško trajektoriją parametrine forma. Jei pakeisime į šias lygtis skirtingos reikšmės t, galima nustatyti koordinates X ir y, o koordinačių aibė yra trajektorija.
Taigi, tuo pat metu dalyvaujant dviem vienas kitam statmenuose to paties dažnio harmoniniuose virpesiuose, materialus taškas juda elipsine trajektorija (7.10 pav.).
Kai kurie ypatingi atvejai išplaukia iš išraiškos (7.26):
7.4. SUNKI VIBRACIJA. KOMPLEKSINIO VIRPYMO ARMONINIS SPEKTRAS
Kaip matyti iš 7.3, vibracijų pridėjimas lemia sudėtingesnes bangų formas. Praktiniais tikslais gali prireikti priešingos operacijos: sudėtingo svyravimo skaidymas į paprastus, dažniausiai harmoninius, virpesius.
Furjė parodė, kad bet kokio sudėtingumo periodinė funkcija gali būti pavaizduota kaip harmoninių funkcijų, kurių dažniai yra sudėtingos periodinės funkcijos dažnio kartotiniai, suma. Toks periodinės funkcijos skaidymas į harmonines ir dėl to įvairių periodinių procesų (mechaninių, elektrinių ir kt.) skaidymas į harmoninius virpesius vadinamas harmonine analize. Yra matematinių išraiškų, kurios leidžia rasti harmoninių funkcijų komponentus. Automatinė harmoninė virpesių analizė, įskaitant medicininiais tikslais, atliekama specialiais prietaisais - analizatoriai.
Harmoninių virpesių aibė, į kurią išskaidomas kompleksinis virpesis, vadinama kompleksinio virpesio harmoninis spektras.
Patogu harmonikų spektrą pavaizduoti kaip atskirų harmonikų dažnių (arba žiedinių dažnių) rinkinį kartu su atitinkamomis jų amplitudėmis. Labiausiai vizualiai tai pavaizduota grafiškai. Pavyzdžiui, pav. 7.14 pavaizduoti kompleksinio virpesio grafikai (kreivė 4) ir jį sudarantys harmoniniai virpesiai (kreivės 1, 2 ir 3); pav. 7.14b parodytas harmoninis spektras, atitinkantis šį pavyzdį.
Ryžiai. 7.14b
Harmoninė analizė leidžia pakankamai išsamiai apibūdinti ir išanalizuoti bet kokį sudėtingą virpesių procesą. Jis naudojamas akustikoje, radijo inžinerijoje, elektronikoje ir kitose mokslo ir technologijų srityse.
7.5. Slopinamieji virpesiai
Tiriant harmoninius virpesius, nebuvo atsižvelgta į trinties ir pasipriešinimo jėgas, kurios egzistuoja realiose sistemose. Šių jėgų veikimas žymiai pakeičia judėjimo pobūdį, virpesys tampa išblukęs.
Jei, be kvazielastinės jėgos, sistemoje veikia terpės pasipriešinimo jėgos (trinties jėgos), tai antrasis Niutono dėsnis gali būti parašytas taip:
Virpesių amplitudės mažėjimo greitis nustatomas pagal slopinimo koeficientas: kuo didesnis β, tuo stipresnis terpės stabdantis poveikis ir tuo greičiau mažėja amplitudė. Tačiau praktikoje slopinimo laipsnis dažnai apibūdinamas logaritminis slopinimo mažinimas, reiškia vertę, lygią dviejų vienas po kito einančių virpesių amplitudių, atskirtų laiko intervalu, lygiu virpesių periodui, santykio natūraliajam logaritmui:
Esant stipriam slopinimui (β 2 >> ω 2 0), iš (7.36) formulės aišku, kad svyravimų periodas yra įsivaizduojamas dydis. Judėjimas šiuo atveju jau vadinamas periodinis 1 . Galimi periodiniai judesiai pateikti grafikų pavidalu fig. 7.16. Šis atvejis taikomas elektriniai reiškiniai plačiau aptarta sk. aštuoniolika.
Vadinami neslopinti (žr. 7.1) ir slopinami svyravimai savo arba Laisvas. Jie atsiranda dėl pradinio poslinkio arba pradinio greičio ir atsiranda nesant išorinės įtakos dėl iš pradžių sukauptos energijos.
7.6. PRIVERTINĖS VIBRACIJAS. RESONANSAS
Priverstinės vibracijos vadinami virpesiais, kurie atsiranda sistemoje dalyvaujant išorinė jėga, kuris kinta pagal periodinį dėsnį.
Tarkime, kad, be kvazielastingos jėgos ir trinties jėgos, materialųjį tašką veikia ir išorinė varomoji jėga:
1 Atkreipkite dėmesį, kad jei kai kurie fizinis kiekis ima įsivaizduojamas vertybes, tai reiškia kažkokį neįprastą, nepaprastą atitinkamo reiškinio pobūdį. Nagrinėjamame pavyzdyje nepaprastas dalykas slypi tame, kad procesas nustoja būti periodiškas.
Iš (7.43) matyti, kad nesant pasipriešinimo (β=0) priverstinių virpesių amplitudė rezonanso metu yra be galo didelė. Be to, iš (7.42) seka, kad ω res = ω 0 - rezonansas sistemoje be slopinimo atsiranda tada, kai varomosios jėgos dažnis sutampa su natūralių virpesių dažniu. Priverstinių virpesių amplitudės grafinė priklausomybė nuo varomosios jėgos apskrito dažnio skirtingoms slopinimo koeficiento vertėms parodyta Fig. 7.18.
Mechaninis rezonansas gali būti naudingas ir žalingas. Žalingą rezonanso poveikį daugiausia lemia sunaikinimas, kurį jis gali sukelti. Taigi technikoje, atsižvelgiant į skirtingas vibracijas, būtina numatyti galimą rezonansinių sąlygų atsiradimą, kitaip gali būti sunaikinimas ir katastrofos. Kūnai paprastai turi keletą natūralių virpesių dažnių ir atitinkamai kelis rezonansinius dažnius.
Jei žmogaus vidaus organų silpnėjimo koeficientas būtų mažas, tai šiuose organuose atsiradę rezonansiniai reiškiniai veikiant išoriniams virpesiams ar garso bangoms galėjo sukelti tragiškų pasekmių: organų plyšimą, raiščių pažeidimus ir kt. Tačiau tokie reiškiniai praktiškai nepastebimi esant vidutiniam išoriniam poveikiui, nes biologinių sistemų slopinimo koeficientas yra gana didelis. Nepaisant to, vyksta rezonansiniai reiškiniai, veikiami išorinių mechaninių virpesių Vidaus organai. Tai, matyt, yra viena iš infragarsinių virpesių ir vibracijų neigiamo poveikio žmogaus organizmui priežasčių (žr. 8.7 ir 8.8).
7.7. AUTOMATINIAI VIRPYMAI
Kaip parodyta 7.6 punkte, sistemoje svyravimai gali būti palaikomi net esant pasipriešinimo jėgoms, jei sistemą periodiškai veikia išorinis poveikis (priverstiniai svyravimai). Šis išorinis poveikis nepriklauso nuo pačios virpesių sistemos, o priverstinių virpesių amplitudė ir dažnis priklauso nuo šios išorinės įtakos.
Tačiau yra ir tokių svyruojančių sistemų, kurios pačios reguliuoja periodinį iššvaistomos energijos papildymą ir todėl gali svyruoti ilgą laiką.
Neslopinami svyravimai, kurie egzistuoja bet kurioje sistemoje, nesant kintamos išorinės įtakos, vadinami savaiminiais svyravimais, o pačios sistemos – savaiminio virpesių.
Savaiminių virpesių amplitudė ir dažnis priklauso nuo pačios savaime svyruojančios sistemos savybių, priešingai nei priverstiniai svyravimai, jie nėra nulemti išorinių poveikių.
Daugeliu atvejų savaime svyruojančios sistemos gali būti pavaizduotos trimis pagrindiniais elementais:
1) faktinė svyravimo sistema;
2) energijos šaltinis;
3) energijos tiekimo į faktinę virpesių sistemą reguliatorius.
Virpesių sistema pagal kanalą Atsiliepimas(7.19 pav.) veikia reguliatorių, informuodamas reguliatorių apie šios sistemos būklę.
Klasikinis mechaninės savaime svyruojančios sistemos pavyzdys yra laikrodis, kuriame švytuoklė arba balansas yra svyravimo sistema, spyruoklė arba pakeltas svoris yra energijos šaltinis, o inkaras yra energijos tiekimo iš šaltinio į svyravimo sistema.
Daug biologines sistemas(širdis, plaučiai ir kt.) yra savaime svyruojantys. Tipiškas pavyzdys elektromagnetinė savaime svyruojanti sistema – generatoriai elektromagnetiniai virpesiai(žr. 23 sk.).
7.8. MECHANINIŲ BANGŲ LYGTYBĖ
Mechaninė banga yra mechaninis trikdymas, sklindantis erdvėje ir pernešantis energiją.
Yra du pagrindiniai mechaninių bangų tipai: elastinės bangos – elastinių deformacijų sklidimas – ir bangos skysčio paviršiuje.
Elastinės bangos atsiranda dėl ryšių, kurie egzistuoja tarp terpės dalelių: vienos dalelės judėjimas iš pusiausvyros padėties sukelia gretimų dalelių judėjimą. Šis procesas erdvėje sklinda ribotu greičiu.
Bangos lygtis išreiškia poslinkio priklausomybę s svyruojantis taškas, dalyvaujantis bangos procese, jo pusiausvyros padėties ir laiko koordinatėje.
Bangai, sklindančiai tam tikra kryptimi OX, ši priklausomybė parašyta bendra forma:
Jeigu s ir X nukreipta išilgai vienos tiesios linijos, tada banga išilginis, jei jie yra vienas kitą statmeni, tada banga skersinis.
Išveskime plokštumos bangos lygtį. Leiskite bangai sklisti išilgai ašies X(7.20 pav.) be slopinimo, kad visų taškų virpesių amplitudės būtų vienodos ir lygios A. Taško virpesius nustatykime su koordinatėmis X= 0 (svyravimo šaltinis) pagal lygtį
Dalinių diferencialinių lygčių sprendimas nepatenka į šio kurso taikymo sritį. Vienas iš sprendinių (7.45) yra žinomas. Tačiau svarbu atkreipti dėmesį į šiuos dalykus. Jei bet kurio fizikinio dydžio pokytis: mechaninis, terminis, elektrinis, magnetinis ir kt., atitinka (7.49) lygtį, tai reiškia, kad atitinkamas fizikinis dydis sklinda bangos pavidalu greičiu υ.
7.9. BANGŲ ENERGIJOS SRAUTAS. UMOV VEKTORIAUS
Bangų procesas yra susijęs su energijos perdavimu. Perduodamos energijos kiekybinė charakteristika yra energijos srautas.
Bangos energijos srautas yra lygus santykiui bangų pernešama energija per tam tikrą paviršių iki laiko, per kurį ši energija perduodama:
Bangos energijos srauto vienetas yra vatų(W). Raskime ryšį tarp bangos energijos srauto ir svyruojančių taškų energijos bei bangos sklidimo greičio.
Išskiriame terpės, kurioje banga sklinda stačiakampio gretasienio pavidalu, tūrį (7.21 pav.), kurios skerspjūvio plotas yra S, o briaunos ilgis yra skaitiniu požiūriu lygus. greičiui υ ir sutampa su bangos sklidimo kryptimi. Pagal tai 1 s per teritoriją S praeis energija, kurią turi svyruojančios dalelės gretasienio tūryje Sυ. Tai bangos energijos srautas:
7.10. ŠOKIO BANGOS
Vienas dažnas mechaninės bangos pavyzdys yra garso banga(žr. 8 sk.). Tokiu atveju Maksimalus greitis atskiros oro molekulės virpesiai yra keli centimetrai per sekundę net esant pakankamai dideliam intensyvumui, t.y. jis daug mažesnis už bangos greitį (garso greitis ore apie 300 m/s). Tai atitinka, kaip sakoma, nedidelius terpės sutrikimus.
Tačiau esant dideliems trikdžiams (sprogimas, viršgarsinis kūnų judėjimas, galinga elektros iškrova ir kt.), terpės svyruojančių dalelių greitis jau gali būti panašus į garso greitį. šoko banga.
Sprogimo metu labai įkaitinti didelio tankio gaminiai išsiplečia ir suspaudžia aplinkinio oro sluoksnius. Laikui bėgant suslėgto oro tūris didėja. Paviršius, skiriantis suslėgtą orą nuo netrukdomo oro, vadinamas fizikoje šoko banga. Schematiškai dujų tankio šuolis sklindant smūgio bangai joje parodytas fig. 7.22 a. Palyginimui, tame pačiame paveiksle pavaizduotas terpės tankio pokytis garso bangai praeinant (7.22 pav., b).
Ryžiai. 7.22
Smūgio banga gali turėti didelę energiją, todėl kai branduolinis sprogimas iki smūginės bangos susidarymo aplinką išeikvojama apie 50 % sprogimo energijos. Todėl smūginė banga, pasiekusi biologinius ir techninius objektus, gali sukelti mirtį, sužalojimą ir sunaikinimą.
7.11. DOPLERIO EFEKTAS
Doplerio efektas – tai stebėtojo (bangų imtuvo) suvokiamų bangų dažnio pokytis dėl santykinio bangos šaltinio ir stebėtojo judėjimo.
Jūsų dėmesiui pristatome video pamoką tema „Vibracijų sklidimas elastingoje terpėje. Išilginės ir skersinės bangos. Šioje pamokoje nagrinėsime klausimus, susijusius su svyravimų sklidimu elastingoje terpėje. Sužinosite, kas yra banga, kaip ji atsiranda, kaip ji apibūdinama. Panagrinėkime išilginių ir skersinių bangų savybes ir skirtumus.
Mes kreipiamės į su bangomis susijusių klausimų tyrimą. Pakalbėkime apie tai, kas yra banga, kaip ji atsiranda ir kuo ji pasižymi. Pasirodo, be tik svyravimo proceso siauroje erdvės srityje, šiuos virpesius galima skleisti ir terpėje, ir būtent toks sklidimas yra bangos judėjimas.
Pereikime prie šio paskirstymo diskusijos. Norėdami aptarti svyravimų egzistavimo terpėje galimybę, turime apibrėžti, kas yra tanki terpė. Tanki terpė – tai terpė, susidedanti iš daugybės dalelių, kurių sąveika labai artima tampriai. Įsivaizduokite tokį minčių eksperimentą.
Ryžiai. 1. Minties eksperimentas
Į tamprią terpę pastatykime rutulį. Kamuolys susitrauks, sumažės ir tada išsiplės kaip širdies plakimas. Kas bus stebima šiuo atveju? Tokiu atveju dalelės, kurios yra šalia šio kamuoliuko, pakartos jo judėjimą, t.y. tolti, artėti - taip jie svyruos. Kadangi šios dalelės sąveikauja su kitomis dalelėmis, esančiomis toliau nuo rutulio, jos taip pat svyruos, bet su tam tikru vėlavimu. Dalelės, esančios arti šio rutulio, svyruoja. Jie bus perduoti kitoms dalelėms, tolimesnėms. Taigi svyravimai sklis visomis kryptimis. Atkreipkite dėmesį į Ši byla sklis virpesių būsena. Šis svyravimų būsenos sklidimas yra tai, ką mes vadiname banga. Galima sakyti, kad virpesių sklidimo elastingoje terpėje procesas laikui bėgant vadinamas mechanine banga.
Atkreipkite dėmesį: kai kalbame apie tokių svyravimų atsiradimo procesą, turime pasakyti, kad jie galimi tik tada, kai yra dalelių sąveika. Kitaip tariant, banga gali egzistuoti tik tada, kai yra išorinė trikdanti jėga ir jėgos, prieštaraujančios trikdančios jėgos veikimui. Šiuo atveju tai yra elastinės jėgos. Sklidimo procesas šiuo atveju bus susijęs su šios terpės dalelių sąveikos tankiu ir stiprumu.
Atkreipkime dėmesį į dar vieną dalyką. Banga neneša materijos. Juk dalelės svyruoja šalia pusiausvyros padėties. Tačiau tuo pat metu banga neša energiją. Šį faktą galima iliustruoti cunamio bangomis. Materija nenešama bangos, bet banga neša tokią energiją, kuri atneša dideles nelaimes.
Pakalbėkime apie bangų tipus. Yra dviejų tipų – išilginės ir skersinės bangos. Ką išilginės bangos? Šios bangos gali egzistuoti visose žiniasklaidos priemonėse. O pavyzdys su pulsuojančiu kamuoliuku tankioje terpėje yra tik išilginės bangos susidarymo pavyzdys. Tokia banga yra sklidimas erdvėje laikui bėgant. Būtent šis sutankinimo ir iškrovimo kaita yra tai išilginė banga. Dar kartą kartoju, kad tokia banga gali egzistuoti visose terpėse – skystoje, kietoje, dujinėje. Išilgine banga vadinama banga, kurios sklidimo metu terpės dalelės svyruoja bangos sklidimo kryptimi.
Ryžiai. 2. Išilginė banga
Kalbant apie skersinę bangą, skersinė banga gali egzistuoti tik kietose medžiagose ir skysčio paviršiuje. Banga vadinama skersine banga, kurios sklidimo metu terpės dalelės svyruoja statmenai bangos sklidimo krypčiai.
Ryžiai. 3. Šlyties banga
Išilginių ir skersinių bangų sklidimo greitis skiriasi, tačiau tai yra kitų pamokų tema.
Papildomos literatūros sąrašas:
Ar esate susipažinęs su bangos sąvoka? // Kvantinė. - 1985. - Nr.6. - S. 32-33. Fizika: mechanika. 10 klasė: proc. dėl giluminis tyrimas fizika / M.M. Balašovas, A.I. Gomonova, A.B. Dolitsky ir kiti; Red. G.Ya. Myakiševas. - M.: Bustard, 2002. Pradinis fizikos vadovėlis. Red. G.S. Landsbergis. T. 3. - M., 1974 m.
