Rezonantno širenje vibracija u elastičnom talasnom mediju. Širenje vibracija u elastičnom mediju

Medij se naziva elastičnim ako između njegovih čestica postoje sile interakcije koje sprječavaju bilo kakvu deformaciju tog medija. Kada bilo koje tijelo vibrira elastični medij, zatim utiče na čestice medija pored tela i tera ih da rade prisilne oscilacije. Medij u blizini oscilirajućeg tijela je deformisan, i elastične sile. Ove sile djeluju na čestice medija koje su sve udaljenije od tijela, uklanjajući ih iz ravnotežnog položaja. Postepeno se uvlače sve čestice medija oscilatorno kretanje.

Tijela koja uzrokuju elastične valove koji se šire u mediju su izvori talasa(oscilirajuće melodije, žice muzičkih instrumenata).

Elastični talasi nazivaju se mehaničke smetnje (deformacije) koje proizvode izvori koji se šire u elastičnom mediju. Elastični talasi se ne mogu širiti u vakuumu.

Kada se opisuje talasni proces, medij se smatra čvrstim i kontinuiranim, a njegove čestice su elementi beskonačno male zapremine (prilično mali u odnosu na talasnu dužinu) u kojima se nalazi veliki broj molekule. Kada se talas širi u neprekidnom mediju, čestice medija koje učestvuju u oscilacijama imaju određene faze oscilovanja u svakom trenutku vremena.

Formira se geometrijsko mjesto tačaka u sredini koja oscilira u istim fazama talasna površina.

Talasna površina koja odvaja oscilirajuće čestice medija od čestica koje još nisu počele oscilirati naziva se valna fronta. U zavisnosti od oblika valnog fronta razlikuju se ravni valovi, sferni valovi itd.

Linija povučena okomito na front talasa u pravcu širenja talasa naziva se zraka. Zraka pokazuje smjer širenja talasa.;;

IN ravni talas talasne površine su ravni okomite na pravac prostiranja talasa (slika 15.1). Ravni talasi se mogu proizvesti na površini vode u ravnoj kadi oscilacijom ravne šipke.

U sfernom talasu, talasne površine su koncentrične sfere. Sferni talas se može stvoriti loptom koja pulsira u homogenom elastičnom mediju. Takav val se širi istom brzinom u svim smjerovima. Zraci su poluprečnici sfera (slika 15.2).

Stranica 1

Proces širenja vibracija u elastičnom mediju naziva se zvuk.  

Proces širenja vibracija u prostoru naziva se talas. Granica koja razdvaja oscilirajuće čestice od čestica koje još nisu počele oscilirati naziva se vodeni front. Širenje talasa u mediju karakteriše brzina koja se naziva brzina ultrazvučni talas. Udaljenost između obližnjih čestica koje vibriraju na isti način (u istoj fazi) naziva se valna dužina. Broj talasa koji prolaze ovu tačku u 1 s naziva se ultrazvučna frekvencija.  

Proces širenja vibracija u elastičnom mediju naziva se talasno kretanje ili elastični talas.  

Proces širenja vibracija u prostoru tokom vremena naziva se talas. Talasi koji se šire zbog elastičnih svojstava medija nazivaju se elastičnim. Elastični valovi su poprečni i uzdužni.  

Proces širenja vibracija u elastičnom mediju naziva se talas. Ako se smjer vibracije poklapa sa smjerom širenja vala, tada se takav val naziva uzdužnim, na primjer, zvučni val u zraku. Ako je smjer vibracije okomit na smjer širenja vala, tada se takav val naziva poprečnim.  

Proces širenja vibracija u prostoru naziva se talasni proces.  

Proces širenja vibracija u prostoru naziva se talas.  

Proces širenja vibracija u elastičnom mediju naziva se talas. Ako se smjer vibracije poklapa sa smjerom širenja vala, tada se takav val naziva uzdužnim, na primjer, zvučni val u zraku. Ako je smjer vibracije okomit na smjer širenja vala, tada se takav val naziva poprečnim.  

Proces širenja vibracija čestica u elastičnom mediju naziva se talasni proces ili jednostavno talas.  

Procesi širenja vibracija čestica tečnosti ili gasa u cevi su komplikovani uticajem njenih zidova. Kosi odrazi sa zidova cijevi stvaraju uvjete za stvaranje radijalnih vibracija. Postavljajući zadatak proučavanja aksijalnih vibracija čestica tekućine ili plina u uskim cijevima, moramo uzeti u obzir niz uvjeta pod kojima se radijalne vibracije mogu zanemariti.  

Talas je proces širenja vibracija u mediju. Svaka čestica medija oscilira oko svog ravnotežnog položaja.  

Proces širenja vibracija naziva se talas.  

Proces širenja vibracija u elastičnom mediju koji smo razmatrali je primjer valnih kretanja ili, kako se obično kaže, valova. Tako, na primjer, ispada da elektromagnetnih talasa(vidi § 3.1) može da se širi ne samo u materiji, već iu vakuumu. tzv gravitacionih talasa(gravitacioni talasi), uz pomoć kojih se prenose poremećaji u gravitacionim poljima tela uzrokovani promenama masa ovih tela ili njihovog položaja u prostoru. Stoga se u fizici valovima nazivaju svaki poremećaj stanja materije ili polja koji se širi u prostoru. Tako, na primjer, zvučni valovi u plinovima ili tekućinama predstavljaju oscilacije tlaka koje se šire u tim medijima, a elektromagnetski valovi su oscilacije jačine elektromagnetnog polja E i H koje se šire u prostoru.  

Neka se oscilirajuće tijelo nalazi u sredini u kojoj su sve čestice međusobno povezane. Čestice medija u kontaktu s njim počet će vibrirati, zbog čega se javljaju periodične deformacije (na primjer, kompresija i napetost) u područjima medija uz ovo tijelo. Prilikom deformacija u mediju se pojavljuju elastične sile koje teže da vrate čestice medija u prvobitno stanje ravnoteže.

Dakle, periodične deformacije koje se pojavljuju na nekom mjestu u elastičnom mediju će se širiti određenom brzinom, ovisno o svojstvima medija. U ovom slučaju, čestice medija talas ne uvlači u talas. kretanje napred, ali vrše oscilatorne pokrete oko svojih ravnotežnih položaja samo se elastična deformacija prenosi s jednog dijela medija na drugi.

Proces širenja oscilatornog kretanja u sredini naziva se talasni proces ili jednostavno talas. Ponekad se ovaj val naziva elastičnim, jer je uzrokovan elastičnim svojstvima medija.

U zavisnosti od smera oscilovanja čestica u odnosu na pravac prostiranja talasa, razlikuju se uzdužni i poprečni talasi.Interaktivna demonstracija poprečnih i longitudinalnih talasa

Longitudinalni talas – To je val u kojem čestice medija osciliraju duž smjera širenja vala.

Uzdužni val može se uočiti na dugoj mekanoj oprugi velikog promjera. Udaranjem u jedan od krajeva opruge, možete primijetiti kako će se uzastopne kondenzacije i razrjeđivanja njegovih zavoja širiti po opruzi, teče jedan za drugim. Na slici, tačke pokazuju položaj zavojnica opruge u mirovanju, a zatim položaje namotaja opruge u uzastopnim vremenskim intervalima jednakim četvrtini perioda.

Transverzalni talas - To je val u kojem čestice medija osciliraju u smjerovima okomitim na smjer širenja vala.

Razmotrimo detaljnije proces formiranja poprečnih talasa. Uzmimo lanac kuglica kao model pravog užeta ( materijalne tačke), srodni prijatelj međusobno elastičnim silama. Slika prikazuje proces širenja poprečnog talasa i pokazuje položaje kuglica u uzastopnim vremenskim intervalima jednakim četvrtini perioda.

U početnom trenutku vremena (t 0 = 0) sve tačke su u stanju ravnoteže. Tada izazivamo poremećaj tako što tačku 1 odstupimo od ravnotežnog položaja za iznos A i 1. tačka počinje da osciluje, 2. tačka, elastično povezana sa 1., dolazi u oscilatorno kretanje nešto kasnije, 3. još kasnije itd. . Nakon četvrtine perioda oscilovanja ( t 2 = T 4 ) će se proširiti na 4. tačku, 1. tačka će imati vremena da odstupi od svog ravnotežnog položaja za maksimalna udaljenost, jednaka amplitudi oscilacija A. Nakon pola perioda, 1. tačka, krećući se naniže, vratiće se u ravnotežni položaj, 4. je odstupila od ravnotežnog položaja za udaljenost jednaku amplitudi oscilacija A, talas se proširio do 7. tačke itd.

Do vremena t5 = T 1. tačka, nakon što je završila potpunu oscilaciju, prolazi kroz ravnotežni položaj, a oscilatorno kretanje će se proširiti do 13. tačke. Sve tačke od 1. do 13. locirane su tako da čine potpuni talas koji se sastoji od depresije I greben

Demonstracija širenja posmičnog talasa

Vrsta talasa zavisi od vrste deformacije medija. Uzdužni valovi su uzrokovani deformacijom kompresije i napetosti, poprečni valovi su uzrokovani posmičnom deformacijom. Stoga je u plinovima i tekućinama, u kojima elastične sile nastaju samo tijekom kompresije, širenje poprečnih valova nemoguće. IN čvrste materije Elastične sile nastaju i pri kompresiji (natezanju) i pri smicanju, pa je u njima moguće širenje i uzdužnih i poprečnih valova.

Kao što slike pokazuju, iu poprečnim i uzdužnim talasima, svaka tačka medijuma oscilira oko svog ravnotežnog položaja i pomera se od njega za najviše amplitudu, a stanje deformacije medija prenosi se sa jedne tačke medija na drugi. Bitna razlika elastični talasi u mediju od bilo kojeg drugog uređenog kretanja njegovih čestica je da širenje valova nije povezano s prijenosom materije u mediju.

Da biste koristili preglede prezentacija, kreirajte Google račun i prijavite se na njega: https://accounts.google.com

Naslovi slajdova:

Tema lekcije: Širenje vibracija u elastičnim medijima. Talasi

Gusti medij je medij koji se sastoji od veliki brojčestice čija je interakcija vrlo bliska elastičnoj

Proces širenja vibracija u elastičnom mediju tokom vremena naziva se mehanički talas.

Uslovi za nastanak talasa: 1. Prisustvo elastične sredine 2. Prisustvo izvora oscilacija - deformacija sredine

Mehanički talasi se mogu širiti samo u nekom mediju (supstanci): u gasu, u tečnosti, u čvrstom stanju. U vakuumu mehanički talas ne može nastati.

Izvor valova su oscilirajuća tijela koja stvaraju deformaciju okoline u okolnom prostoru.

TALASOVI uzdužni poprečni

Longitudinalni – talasi kod kojih se vibracije javljaju duž pravca širenja. Pojavljuju se u bilo kojoj sredini (tečnosti, gasovi, čvrste materije).

Poprečno - u kojem se vibracije javljaju okomito na smjer kretanja valova. Javlja se samo u čvrstim materijama.

Talasi na površini tekućine nisu ni uzdužni ni poprečni. Ako bacite malu loptu na površinu vode, možete vidjeti da se kreće, njišući se na valovima, duž kružne staze

Energija talasa Putujući talas je talas gde se prenos energije odvija bez prenosa materije.

Talasi cunamija. Materiju ne nosi talas, ali talas nosi takvu energiju da donosi velike katastrofe.

Na temu: metodološke izrade, prezentacije i bilješke

Metodička izrada časa fizike Ime: Raspopova Tatjana Nikolajevna Funkcija: nastavnik fizike Zvanje obrazovne ustanove: Srednja škola MKOU Dzhoginskaya Razred: 8 Odjeljak programa: „Vibracije...

Prezentacija za čas fizike u 8. razredu na temu “ Zvučni talasi V različitim okruženjima" Uključuje različite vrste aktivnosti na času. Ovo je ponavljanje samostalan rad, izvještaji, eksperimenti...

Lekcija "Širenje svjetlosti u homogenom mediju"

Učenici treba da se upoznaju sa zakonom pravolinijskog prostiranja svjetlosti; sa konceptima "tačkastog izvora svjetlosti" i "sjene"...

Jednadžba slobodnih harmonijskih oscilacija u kolu. Matematički opis oscilacija

Ovaj rad se može koristiti prilikom proučavanja teme u 11. razredu: "Elektromagnetske oscilacije." Materijal je namijenjen objašnjenju nova tema i ponavljanja...

Da bismo razumjeli kako se vibracije šire u mediju, počnimo izdaleka. Jeste li se ikada opustili na morskoj obali, gledajući kako se valovi metodično kotrljaju po pijesku? Divan prizor, zar ne? Ali osim zadovoljstva, u ovom spektaklu možete pronaći i neku korist, ako malo razmislite i urazumite. Hajde da takođe razmišljamo kako bismo koristili našem umu.

Šta su talasi?

Općenito je prihvaćeno da su valovi kretanje vode. Nastaju kao posljedica vjetra koji puše iznad mora. Ali ispostavilo se da ako su valovi kretanje vode, onda bi vjetar koji puše u jednom smjeru jednostavno trebao prestići za neko vrijeme većina morska voda od jednog do drugog kraja kuge. A onda bi negdje, recimo, uz obalu Turske, voda otišla nekoliko kilometara od obale, a na Krimu bi bila poplava.

A ako dva različita vjetra pušu nad istim morem, onda negdje mogu stvoriti ogromnu rupu u vodi. Međutim, to se ne dešava. Naravno, dolazi do plavljenja obalnih područja za vrijeme uragana, ali more jednostavno obrušava svoje valove o obalu, što su više, to se više ne pomiče.

Inače bi mora i dalje mogla putovati planetom zajedno sa vjetrovima. Stoga se ispostavlja da se voda ne kreće zajedno s valovima, već ostaje na mjestu. Šta su onda talasi? Kakva je njihova priroda?

Da li su širenje oscilacija talasi?

Oscilacije i talasi se izučavaju u predmetu fizike 9. razreda u jednoj temi. Logično je pretpostaviti da su to dva fenomena iste prirode, da su povezani. I ovo je apsolutno tačno. Širenje vibracija u medijumu je talas.

Vrlo je lako to jasno vidjeti. Zavežite jedan kraj užeta za nešto nepomično, drugi kraj istegnite i zatim ga lagano protresite.

Videćete talase koji jure duž užeta iz vaše ruke. U isto vrijeme, sam konopac se ne udaljava od vas, on oscilira. Duž njega se šire vibracije iz izvora, a energija tih vibracija se prenosi.

Zato valovi izbacuju predmete na obalu i padaju silom. Međutim, sama supstanca se ne kreće. More ostaje na svom mjestu.

Uzdužni i poprečni talasi

Postoje uzdužni i poprečni talasi. Zovu se valovi u kojima se oscilacije javljaju duž smjera njihovog širenja uzdužni. A poprečno talasi su talasi koji se šire okomito na smer vibracije.

Šta mislite kakve je talase imao konopac ili morski talasi? Poprečni valovi bili su prisutni u našem primjeru užeta. Naše vibracije su bile usmjerene gore-dolje, a val se širio duž užeta, odnosno okomito.

Da bismo dobili uzdužne valove u našem primjeru, trebamo zamijeniti uže gumenom vrpcom. Nakon što ste nepomično povukli kabel, morate ga prstima istegnuti na određenom mjestu i otpustiti. Istegnuti dio užeta će se skratiti, ali će se energija ovog istezanja i kontrakcije još neko vrijeme prenositi duž užeta u obliku vibracija.