Слайд 1
механічні хвилі
Розробила: Свириденко
Олена Федорівна
викладач Хорольського агропромислового коледжу Полтавської
державної академії
Слайд 2 Хвиля – процес поширення коливань у просторі з часом.
Як і коливання, хвилі за своєю фізичною природою поділяють на механічні та електромагнітні.
Слайд 4Механічна хвиля – це процес поширення механічних коливань у пружному середовищі.
Пружним називають середовище між частиками якого діють сили взаємодії, внаслідок чого виникають пружні деформації цього середовища
Слайд 6
Джерело хвилі – це коливальна система, яка під час коливань передає
частину своєї енергії в навколишнє середовище.
Хвильова поверхня – геометричне місце точок, що коливаються в однаковій фазі
Фронт хвилі – передня хвиля, найбільш віддалена від джерела.
Промінь – лінія, вздовж якої поширюється фронт хвилі. В ізотропному середовищі промінь перпендикулярний до фронту хвилі.
Слайд 8Види хвиль:
Поперечні - частинки пружного середовища коливаються в площині, перпендикулярній до
напряму поширення хвилі (в твердих тілах або на поверхні рідин)
Поздовжні - частинки середовища коливаються в тій самій площині, в якій поширюється і сама хвиля (в твердих тілах, рідинах і газах)
Слайд 9Параметри хвиль
Графік коливань показує, як змінюється координата однієї точки,
що коливається, з часом. У хвилі коливаються всі точки, що її утворюють. Тому графік хвилі показує, як залежить координата всіх точок хвилі від їх положення у хвилі.
Слайд 10Довжина хвилі λ (м) – найкоротша відстань між точками хвилі, які
коливаються в однакових фазах і дорівнює відстані, яку проходить хвильова поверхня за один період.
Фазова швидкість υ (м/с) – швидкість поширення коливань у пружному середовищі
Слайд 11Довжина хвилі
Відстань між найближчими точками, що коливаються в однаковій фазі
Слайд 12Зв’язок параметрів хвиль
або
Під час виникнення хвиль їх частота визначається частотою коливань джерела хвиль, а швидкість залежить від властивостей середовища.
Тому хвилі однієї і тієї ж частоти мають різну довжину в різних середовищах.
Слайд 13Рівняння хвилі
Джерело хвиль (точка О) коливається за гармонічним законом
x = Asinωt.
Точка М середовища знаходиться на відстані у від джерела хвиль.
Швидкість поширення хвилі – величина скінченна, тому чим далі знаходиться ця точка середовища від джерела, тим більше часу потрібно для того, щоб хвиля надійшла до цієї точки, і тим пізніше в ній почнуться коливання.
Отже, – це час запізнення початку коливань в заданій точці середовища порівняно з джерелом хвиль.
Слайд 14Хвильові властивості
Принцип Гюйгенса
Кожна точка поверхні, якої досягла в даний момент хвиля, є точковим джерелом вторинних хвиль, причому поверхня, дотична до цих вторинних хвиль, буде хвильовою поверхнею в наступний момент часу.
Слайд 15 Поглинання
зменшення енергії, яку переносить хвиля
внаслідок зменшення внутрішнього тертя середовища.
Відбивання
частина енергії падаючої хвилі відбивається назад у перше середовище на межі поділу середовищ.
Заломлення
зміна напряму поширення хвилі при переході з одного середовища в інше.
Слайд 16 Інтерференція – явище додавання (накладання) двох когерентних хвиль у
просторі, внаслідок чого відбувається стійке в часі їх взаємне підсилення в одних точках простору і ослаблення в інших, залежно від співвідношення між фазами цих хвиль.
Слайд 17 Когерентні хвилі збуджуються джерелом, які коливаються з однаковою частотою
і постійною у часі різницею фаз.
Слайд 20Інтерференція двох кругових когерентних хвиль у залежності від довжини хвилі та
відстані між джерелами
Слайд 21 Дифракція – явище порушення закону прямолінійного поширення хвиль в
однорідному середовищі або огинання хвилями перешкод.
Слайд 22Дифракція хвиль на воді
d >> λ
λ ~ d
Слайд 23Принцип
Гюйгенса-Френеля
Дифракція зумовлена інтерференцією вторинних хвиль
Слайд 25Звукові хвилі
Звук – механічні хвилі, які збуджуються тілами, що
коливаються з частотою в діапазоні
16 – 20 000 Гц і сприймаються органами слуху людини і тварини.
Акустика – розділ фізики, який вивчає звукові (акустичні) хвилі і все, що з ними пов’язане.
Слайд 26Джерела звуку
природні (голос, шелест листя, шум прибою)
штучні (камертон, струна, дзвін, мембрана)
Коливання тіл
викликають коливання повітря.
Слайд 27Камертон - металева "рогатка", укріплена на шухлядці, у якої немає однієї
стінки. Якщо спеціальним гумовим молоточком вдарити по "ніжкам" камертона, то він буде видавати звук, названий музичним тоном.
Камертон - винайдений в 18 столітті для настроювання музичних інструментів.
Слайд 29Швидкість звуку
s – відстань від джерела до приймача звуку,
t – час
поширення звуку від джерела до приймача звуку,
Т – період,
ν – частота,
λ – довжина звукової хвилі.
Слайд 30Інтенсивність звуку
Характеризує перенесення енергії W звуковою хвилею за одиницю
часу t через одиницю площі S, яка перпендикулярна до напряму поширення звуку ,
де – інтенсивність джерела звуку.
Інтенсивності відповідає психофізіологічна характеристика – гучність, яка вимірюється у децибелах.
Слайд 31Основи акустики
Гучність звуку – це фізіологічна інтенсивність звуку. Поняття
інтенсивності і гучності звуку не рівнозначні. Гучність зростає значно повільніше, ніж інтенсивність звуку. Суб’єктивна гучність звуку не піддається точному кількісному вимірюванню.
Висота звуку визначається його частотою. Чим більша частота, тим більша висота звуку. Тембр звуку визначається його спектральним складом.
Слайд 32Сприйняття людиною звуків
різної гучності і частоти
Слайд 33 Акорд – це одночасне звучання двох або кількох звуків
(може викликати приємне – консонанс – та неприємне – дисонанс – слухове відчуття).
Шум – це аперіодична складна суміш звуків, спектр якої в певному інтервалі частот є безперервним.
Звуковий тиск. Під час поширення звуку відбувається коливання тиску в околі середнього значення характерного для даного середовища. Звуковий тиск – це змінна частина тиску, яка виникає в середовищі під час проходження звука.
Слайд 35Властивості звуку
Відбивання
Заломлення
Акустичний резонанс
Ефект Допплера
Інтерференція
Дифракція
Слайд 36Властивості звукових хвиль
Поглинання - матеріали, в яких звукові коливання швидко затухають
для звукоізоляції приміщень. Чим більше предметів у приміщенні, тим більше коефіцієнт поглинання звуку. Оштукатурювання стін поглинає близько 8% енергії звукових хвиль, килими – до 20%.
Відбивання - луна повернення звукової хвилі до свого джерела після відбивання від поверхні, яка розміщена перпендикулярно до променя цієї хвилі. Особливо ефектне це явище на великих відкритих ділянках лісів, в ущелинах гір.
Слайд 37Властивості звукових хвиль
Інтерференція звуку
Дифракція звуку на отворі
λ >> d λ >> d
фронт хвилі за хвиля майже не
отвором – півсфера розходиться в сторони
Слайд 38Реверберація - залишкове звучання в закритому приміщенні.
Чим більше предметів у приміщенні,
тим менше час реверберації.
Слайд 40Труба Рубенса
візуалізує стоячу звукову хвилю;
дозволяє визначити λ звукової хвилі
Слайд 41Інфразвук
Коливання з частотами < 16 Гц
Слайд 42Ультразвук
Коливання з частотами > 20000 Гц