Механічні хвилі. Властивості хвиль. Амплітуда коливань Період. Частота коливань. Довжина хвилі

Механічні хвилі. Властивості хвиль. Амплітуда коливань Період. Частота коливань. Довжина хвилі Коливальний рух – це рух, який повторюється через рівні інтервали часу. Чи можуть коливання, які виникнули в одному місці, поширюватися в сусідні ділянки простору? (Так, можуть. Наприклад, коливання поплавка передаються частинкам води, і ви бачите хвилі на поверхні води). Хвиля – це поширення в просторі коливань речовини або поля. Механічна хвиля – це поширення коливань у пружному середовищі*. (*Середовище називають пружним, якщо під час його деформації виникають сили, які протидіють цій деформації, – сили пружності). Проблемне питання • Як і чому в середовищі поширюється механічна хвиля? Механічна хвиля створюється тілом, яке коливається, – джерелом хвилі (поплавок). Здійснюючи коливальний рух, джерело хвилі деформує прилеглі до нього шари середовища (стискає та розтягує їх або зсовує). У результаті виникають сили пружності, які діють на сусідні шари середовища та спонукають їх здійснювати вимушені коливання. Ці шари, у свою чергу, деформують наступні шари та змушують їх коливатися. Поступово, один за одним, усі шари середовища долучаються до коливального руху – середовищем поширюється механічна хвиля. Властивості хвиль 1. Хвилі поширюються в середовищі зі скінченною швидкістю. 2. Частота коливань кожної частини середовища дорівнює частоті коливань джерела хвилі. 3. Механічні хвилі не можуть поширюватись у вакуумі. 4. Хвильовий рух не супроводжується перенесенням речовини. 5. Під час поширення хвилі відбувається перенесення енергії. Амплітуда коливань – максимальна відстань, на яку відхиляється точка від положення рівноваги. Період коливань – час одного повного коливання. Частота коливань – кількість коливань за одиницю часу. Довжина хвилі 𝛌 – це відстань між двома найближчими точками, які коливаються синхронно; відстань, на яку поширюється хвиля за час, що дорівнює періоду 𝑻: Якщо хвиля переходить з одного середовища в інше: - швидкість її поширення змінюється - частота хвилі залишається незмінною (визначається джерелом хвилі) - довжина хвилі змінюється Поперечні хвилі – це хвилі, у яких частинки коливаються в напрямку, перпендикулярному до напрямку їх поширення. Поперечні хвилі: - хвилі зсуву (відбувається зсув одних шарів середовища відносно інших); - поширюються тільки в твердих тілах. Поздовжні хвилі – це хвилі, у яких частинки коливаються вздовж напрямку поширення хвилі. Поздовжні хвилі: - хвилі стиснення та розтягнення (вздовж напрямку поширення хвилі густина середовища почергово то збільшується, то зменшується); - поширюються в усіх середовищах. Хвилі на поверхні рідини не є ані поздовжніми, ані поперечними. Вони мають складний поздовжньо-поперечний характер, при цьому частинки рідини рухаються по еліпсах. Фронт хвилі – це поверхня, до якої дійшли коливання на даний момент. Усі частинки фронту хвилі коливаються однаково (в одній фазі). Хвильові поверхні – це поверхні однієї фази. Фронт хвилі – це гранична хвильова поверхня. За формою хвильової поверхні розрізняють: сферичні, циліндричні, плоскі хвилі. Інтерференція – це явище накладання хвиль, унаслідок якого в певних точках простору спостерігається стійке в часі посилення або послаблення результуючих коливань. Дифракція (від латин. difractus – розламаний) – це явище огинання хвилями перешкод. Дифракція спостерігається у двох випадках: 1) коли лінійні розміри перешкод, на які падає хвиля (або розміри отворів, через які хвиля поширюється), порівнянні з довжиною хвилі; 2) коли відстань від перешкоди до місця спостереження набагато більша за розмір перешкоди.