Волны. Длина волны, скорость, частота. Поперечные и продольные волны.
Колеблющееся тело в сплошной среде может передавать возмущение соседним участком этой среды, которое будет в ней распространяться. Результирующее движение среды будет называться бегущей волной. Волновое движение является периодическим. Параметры бегущей волны:
- пучность – высшая точка волнового движения;
- впадина – низшая точка волнового движения;
- длина волны λ – расстояние между двумя пучностями или любыми двумя ближайшими точками находящимися в одной фазе;
- частота ν – число пучностей, проходящих данную точку за единицу времени;
- период Т=1/ ν
- скорость волны υ – скорость, к которой распространяется пучность υ= λ/Т= λν. Скорость волны зависит от свойств среды.
Если частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны – волна называется поперечной.
Если частицы среды колеблются в направлении распространения волны – волна называется продольной.
26. Волновое ур-е плоской волны. Её итненсивность. Ур-е, описыв. распр. пл волны с линейной плотностью μ=dm/dx и натяжением нити Т.
(d2y/dx2) = (μ/T)*(d2y/dx2) или
(d2y/dx2) = (1/U2)*(d2y/dx2) (1)
y = f(x-Ut)
Решение: y’ = dy/dx = f ‘(x-Ut)
y’’ = d2y/dx2 = f ‘’(x-Ut)
dy/dt = -U f ‘(x-Ut); d2y/dt2 = U2 f ‘’(x-Ut) – это необх. подставить в ур-е дв. волн. (1) в рез. получим тождество
y = Acos(2π/λ)*(x-Ut) или y = Acos(ωt-kx)
ω = 2πν – кругов. Частота
k = 2π/λ – волновое число
Интенс. волны. I = E/S мощность испускаемая единицей площади
I = 1/2ω2ρUa2 [Вт/м2]
Звук. Характеристики звука (высота, громкость). Интерференция и дифракция звуковых волн.
Примером продольных воли являются звуковые волны. Звук характеризуется высотой звука и его громкостью. Высота, звука определяется частотой - чем больше частота, том выше тон звука. Пределы слышимости человеческого уха - 20 - 20000 Гц (1 Гц -одно колебание в секунду). Громкость связана с. интенсивностью звуковой волны. Нижний предел слышимости I 0 = 10 -12 Вт/м2,болевой предел I0 = 1 Вт/м2. Громкость звука измеряют по шкале децибел (дБ) β — I0lg(I/I0). (Разговор - 65 ДБ, реактивный самолет - 140 дБ). Скорость звука зависит от среды: воздух - 340 м/с, вода 1480 м/с, железо - 5800 м/с.
Интерференция возникает при прохождении нескольких волн через одну и ту же область пространства. При этом амплитуда может возрастать – конструктивная интерференция, а может уменьшаться – диструктивная интерференция.
Дифракция – это способность волн огибать препятствия и заходить в область тени. Дифракционные явления зависят от соотношения длины волны и размеров препятствия.
Если на пути волны встретится препятствие или закончится среда, в которой распространяется волна, то произойдет отражение волны. При этом за препятствие уходит отраженная волна с разностью фазы на π, а обратно без изменения фазы.
При интерференции падающей и отраженной волны может возникнуть стоячая волна. Стоячие волны возникают при определенной частоте или длине волны, имеют резонансный характер.
28. Неинарц-е ситемы отсчёта. Центроб-\ сила, сила Кориолиса.Если сист. K’ движ. отн-но инерц. сист. К с ускорением a, то такую сист. наз-т неинерц-й. В неинерц. Сист., вращ. С угловой скоростью ω, возникает центробеж. Сила инерции.
Центр-я сила. Сила инерции, кот действует в напр-ии радиуса круг. орбиты от центра вращения.
Fцб = mV2/r; Fцб = mω2r;
Fцб = m4π2r/T2 ; Fцб = -Fцс
Сила Кориолиса.Сила, действ. на тело, кот. движется по вращ-ся системе. Действует перп-но скорости движения по круг. орбите (поперечная сила). Если смотреть сверху, то она действует в напр-ии направо при условии, что сист. вращ-ся против час. стрелки (отклонение пассата; з-н Бора: вымывание правого ьерега рек текущих в юж. напр. сев. полушария; нагрузка на правый рельс у поездов южного напр-я в сев. полушарии).
Fk = 2mVω
29. Опыт Майкельсона-Морли. Опыт и значение.Опыт Майкельсона-Морли док. независимость скорости света от движения Земли.
Монохроматический свет от источника S падает на разделительную пластинку Р, которая состоит из двух одинаковой толщины плоско║-ых стеклю пластин, склеенных друг с другом. Одна покрыта полупрозрачным тонким слоем Ag или Al. Плас. Р разделяет падающий на неё пучок на два взаимно ┴-ых пучка 1 и 2 одинаковой интенсивности. Пучок 1, отраж-ый затем от зеркала З1, втрично падает на пластинку Р, где разделяется на 2 части. Одна из них отр. В сторону зрит-ой трубы Т, другая идёт к источнику S. Пучок 2, прошедший пл. Р, отр-ся от З2, возвр-ся к Р, где расчл-ся на 2 части, одна из которых попадает в трубу Т. Т. о., от S получаются 2 пучка пр-но одинаковой амплитуды, кот. распр-ся после разделительного слоя Р в разных «плечах» интерферометра, затем снова встречаются и создают при условии соблюдения временной и пространственной когерентности интерференционную картину в фокальной пл-ти объектива зрит-ой трубы. З-ло З1 неподвижно, а з-ло З2 можно перемещать поступ-но и изменять его наклон. Заменим мысленно з-ло З1 его мнимым изображением З1´(в полупрозрчном «з-ле» Р). Тогда пучки 1´и 2´ можно рассм. как возникающие при отражении от прозр. «пластнки», огран-ой пл-ми З1´ и З2´.
