Слайд 1Раздел 4.1 Механические колебания и волны
4.1.1 Колебательное движение. Свободные и
вынужденные механические колебания
4.1.2 Гармонические колебания и их характеристики. Превращение энергии
при колебательном движении
4.1.3 Поперечные и продольные волны. Характеристики волны
4.1.4 Звуковые волны. Ультразвук и его применение
Слайд 4Свободными или собственными называются такие колебания, которые происходят в системе, предоставленной самой себе,
после того как она была выведена из положения равновесия.
Свободные колебания
совершаются за счет первоначального запаса энергии
Свободные колебания могут быть незатухающими только при отсутствии силы трения. Иначе, первоначальный запас энергии будет расходоваться на ее преодоление, и размах колебаний будет уменьшаться.
Слайд 6Тело, совершающее свободные гармонические колебания, обладает кинетической и потенциальной энергией:
При
удалении тела от равновесного положения скорость движения уменьшается, потенциальная энергия
возрастает. Имеет место переход кинетической энергии в потенциальную.
При движении тела в сторону положения равновесия, его потенциальная энергия уменьшается, а скорость возрастает. Имеет место переход потенциальной энергии в кинетическую.
Полная механическая энергия колебаний остается неизменной, поэтому амплитуда колебаний не меняется. Такие колебания называются незатухающими.
Слайд 7Силы трения, действующие в реальных системах, существенно изменяют характер движения:
энергия колебательной системы постоянно убывает, и колебания либо затухают, либо вообще не
возникают.
Сила сопротивления направлена в сторону, противоположную движению тела, и при не очень больших скоростях пропорциональна величине скорости.
Слайд 8Чтобы сделать колебания незатухающими, необходимо с помощью внешних сил восполнять
потери энергии, связанные силами трения.
Периодическая сила, действующая на колеблющееся тело,
называется вынуждающей силой.
Колебания, совершаемые под действием вынуждающей силы, называются вынужденными.
Резонанс— явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям
Слайд 9Амплитуда вынужденных колебаний зависит от амплитуды вынуждающей силы и от
близости ее частоты к резонансной частоте. Если трение не велико,
то резонансная частота близка к частоте свободных колебаний.
По мере приближения частоты вынуждающей силы к резонансной частоте свободных колебаний амплитуда вынужденных колебаний резко возрастает. Это и есть резонанс.
Слайд 10Волной называется процесс распространения механических колебаний в упругой среде.
Частотой волны называется частота
колебаний точек среды, в которой распространяется волна.
С волной связан перенос
энергии колебаний от источника колебаний к периферийным участкам среды. При этом в среде возникают
периодические деформации, которые переносятся волной из одной точки среды в другую. Сами частицы среды не перемещаются вместе с волной, а колеблются около своих положений равновесия. Поэтому распространение волны не сопровождается переносом вещества.
Слайд 12В зависимости от направления колебаний частиц по отношению к направлению
распространения волны, различают продольные и поперечные волны.
Продольные волны - волны, при
распространении которых частицы среды колеблются вдоль той же прямой, по которой распространяется волна. При этом в среде чередуются области сжатия и разряжения.
Продольные механические волны могут возникать во всех средах (твердых, жидких и газообразных).
Поперечные волны - волны, при распространении которых частицы колеблются перпендикулярно направлению распространения волны. При этом в среде возникают периодические деформации сдвига.
В жидкостях и газах упругие силы возникают только при сжатии и не возникают при сдвиге, поэтому поперечные волны в этих средах не образуются. Исключение составляют волны на поверхности жидкости.
Слайд 13Фронт волны - геометрическое место точек, до которых к данному моменту
дошло колебание (возмущение среды).
При распространении волны ее фронт перемещается, двигаясь
с некоторой скоростью, которую называют скоростью волны.
Скоростью волны (v) называется скорость перемещения ее фронта.
Скорость волны зависит от свойств среды и типа волны: поперечные и продольные волны в твердом теле распространяются с различными скоростями.
Форма волнового фронта определяет геометрический тип волны. Простейшие типы волн по этому признаку - плоские и сферические.
Плоской называется волна, у которой фронтом является плоскость, перпендикулярная направлению распространения.
Сферической называется волна, у которой фронт имеет форму сферы.
Слайд 14Длина волны равна расстоянию между соседними точками, колеблющимися в одинаковой
фазе!
Слайд 15Дополнить конспект лекций из учебника Федорова В.Н., Фаустов Е.В. (
есть в электронной библиотеке http://www.medcollegelib.ru/book/ISBN9785970419830.html?SSr=4501343b141438b4d3d557383517771001) про звук, его распространение, давление
и звуковые методы исследования.