Личные инструменты

2168
з математики

132
учня

168
для 11 класу

443
відкореговано


Вашій увазі

24638
уроків


Поперечні та поздовжні хвилі. Довжина хвилі. Вібрація та її вплив на живі організми

Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 11 клас>> Фізика: Поперечні та поздовжні хвилі. Довжина хвилі. Вібрація та її вплив на живі організми


ПОПЕРЕЧНІ ТА ПОЗДОВЖНІ ХВИЛІ. ДОВЖИНА ХВИЛІ. ВІБРАЦІЯ ТА ЇЇ ВПЛИВ НА ЖИВІ ОРГАНІЗМИ


ПОШИРЕННЯ КОЛИВАНЬ У ПРУЖНОМУ СЕРЕДОВИЩІ. ХВИЛІ

Поширення коливань у середовищі нази вають хвильовим процесом. Важливо зазначити, що поширення хвиль не супроводжується  перенесенням частинок середовища,— вони лише коливаються навколо положень рівноваги. Проте з хвилею переноситься енергія, яка поширюється у просторі від джерела коливань.

Поширення  хвиль не супроводжується перенесенням частинок середовища

Залежно від напрямку коливань частинок відносно напрямку поширення хвилі розрізняють поперечні і поздовжні хвилі

Напрямок поширення хвилі називають променем.    

Залежно від напрямку коливань частинок відносно напрямку поширення хвилі розрізняють хвилі поперечні і поздовжні. 

Розглянемо процес утворення поперечної хвилі (мал. 2.20).

20062.jpg

Першій точці надається коливальний рух зовнішньою періодичною силою, що має період коливань Т. Усі точки середовища зв'язані між собою пружними силами. Тому коливання точки 1 спричинять коливання точки 2, які, у свою чергу, спричинять коливання точки 3 і т. д.— у пружному середовищі поширюватиметься хвиля.

Під час коливань у середовищі, наприклад у твердому тілі, виникають пружні сили (відбувається деформація зсуву).

Через чверть періоду точка 1 відхилиться на максимальну відстань від положення рівноваги і почне рухатися вниз. У цей час точка 2 починає рухатися вгору (мал. 2.20, б).

Ще через чверть періоду зміщення точки 2 буде максимальним, а точка 3 почне рухатися вгору (див. мал. 2.20, в). Точка 1 у цей момент досягне положення рівноваги, набуде максимальної швидкості і продовжуватиме рухатися вниз. Наступні фази процесу за один період ілюструє мал. 2.20, г, д. Якщо енергія коливань не зменшуватиметься, то й коливання поширюватимуться далі.

У разі поширення поздовжньої хвилі точки пружного середовища також здійснюють коливання відносно своїх положень рівноваги, але при цьому коливання їх відбуваються у тому самому напрямку, в якому поширюється хвиля, тому поширення поздовжньої хвилі спостерігаються згущення й розрідження частинок середовища, в якому хвиля поширюється.

Довжиною хвилі 1-19.jpg називають відстань між найближчими точками хвилі, які коливаються з однаковими фазами. На мал. 2.20, д в однакових фазах коливаються точки 1 і 5. Отже, відстань між цими точками і є довжиною хвилі. Інакше кажучи, довжина хвилі — це відстань, на яку поширюється коливання за один період:

1-20.jpg

Довжиною хвилі 1-19.jpg називають відстань між найближчими точками хвилі, які коливаються з однаковими фазами

Довжина хвилі — це відстань, на яку поширюється коливання за один період

Швидкість поширення хвиль залежить від пружних властивостей середовища та його густини.

В однорідному середовищі від точкового джерела коливань хвилі поширюються в усіх напрямках.

Щоб описати поширення хвилі, введено поняття про фронт хвилі. Фронтом хвилі називають геометричне місце точок, до яких дійшли коливання в певний момент часу. Зрозуміло, що всі точки фронту хвилі мають однакову фазу коливань. За формою фронту розрізняють сферичні, плоскі хвилі тощо.

Для знаходження фронту хвилі зручно користуватися принципом Гюйгенса, за яким усі точки фронту хвилі в данийя момент часу можна розглядати як самостійні джерела хвилі (мал. 2.21).

20065-3.jpg

Новий фронт хвилі знаходять як обвідну вторинних хвиль з центрами у точках першого фронту хвилі: 01, 02, 0з, ... .

Ми вже знаємо, як відбувається процес поширення коливань у просторі. Тепер з'ясуємо, як визначається зміщення кожної точки, збудженої хвилею, тобто спробуємо встановити рівняння хвилі.

У точці В (мал. 2.22)

20063-1.jpg

перебуває джерело коливань (вібратор). Хвилі зі швидкістю v поширюються вздовж прямої ВС. Рівняння коливань у точці В:

1-21.jpg

Усі точки вздовж прямої здійснюватимуть коливання вже з певним запізненням. Це запізнення буде тим більшим, чим далі
ід точки В перебуватиме досліджувана точка С і чим з меншою швидкістю поширюватиметься хвиля. Очевидно, що коливання у точці С описуватимуться рівнянням

1-22.jpg

де 1-23.jpg

Отже, маємо рівняння коливань у точці С (і в будь-якій іншій):
1-24.jpg

яке    називають   рівнянням    біжучої   хвилі. Воно визначає зміщення будь-якої точки середовища в момент часу, що розглядається. Якщо мати на увазі, що 1-25.jpg, то рівняння хвилі можна записати так:

1-26.jpg

Зрозуміло, що для різних точок амплітуда коливань хтах різна. Однаковою вона буде лише у разі плоскої хвилі. Амплітуда коливань сферичної хвилі зі збільшенням віддалі зменшується обернено пропорційно відстані від джерела хвиль:

1-27.jpg

3-58.jpg

Це можна спостерігати на прикладі поширення хвиль на поверхні стоячої води, коли кинути камінець. Чим далі поширюється хвиля, тим менша амплітуда її коливань.


Є.В. Коршак, О.І. Ляшенко, В.Ф. Савченко, Фізика, 11 клас
Вислано читачами з інтернет-сайтів 


Матеріали з фізики, планування з фізики, завдання та відповіді по класам, плани конспектів уроків з фізики для 11 класу


Зміст уроку
1236084776 kr.jpg конспект уроку і опорний каркас                      
1236084776 kr.jpg презентація уроку 
1236084776 kr.jpg акселеративні методи та інтерактивні технології
1236084776 kr.jpg закриті вправи (тільки для використання вчителями)
1236084776 kr.jpg оцінювання 

Практика
1236084776 kr.jpg задачі та вправи,самоперевірка 
1236084776 kr.jpg практикуми, лабораторні, кейси
1236084776 kr.jpg рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
1236084776 kr.jpg домашнє завдання 

Ілюстрації
1236084776 kr.jpg ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
1236084776 kr.jpg реферати
1236084776 kr.jpg фішки для допитливих
1236084776 kr.jpg шпаргалки
1236084776 kr.jpg гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
1236084776 kr.jpg зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
1236084776 kr.jpg підручники основні і допоміжні 
1236084776 kr.jpg тематичні свята, девізи 
1236084776 kr.jpg статті 
1236084776 kr.jpg національні особливості
1236084776 kr.jpg словник термінів                          
1236084776 kr.jpg інше 

Тільки для вчителів
1236084776 kr.jpg ідеальні уроки 
1236084776 kr.jpg календарний план на рік 
1236084776 kr.jpg методичні рекомендації 
1236084776 kr.jpg програми
1236084776 kr.jpg обговорення


Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.