Кабардино О.Ф.
ФІЗИКА (довідкові матеріали), 1991
ЗМІСТ ЦІЄЇ СТАТТІ
62. Поширення коливань у пружному СЕРЕДОВИЩІ
Поперечні хвилі. Тверді, рідкі, газоподібні тіла великих розмірів можна розглядати як середовище, що складається з окремих частинок, взаємодіючих між собою силами зв'язку. Збудження коливань частинок середовища в одному місці викликає вимушені коливання сусідніх частинок, ті в свою чергу збуджують коливання наступних і т.д.
Процес поширення коливань у просторі називається хвилею.
Візьмемо довгий гумовий шнур і змусимо один кінець шнура вимушені коливання у вертикальній площині. Сили пружності, що діють між окремими частинами шнура, приведуть до поширення коливань уздовж шнура, і ми побачимо хвилю, що біжить уздовж шнура.
Інший приклад механічних хвиль - хвилі на поверхні води.
При поширенні хвиль в шнурі або на поверхні води коливання відбуваються перпендикулярно напрямку поширення хвиль. Хвилі, в яких коливання відбуваються перпендикулярно напрямку поширення, називаються поперечними хвилями.
Поздовжні хвилі. Чи не всякі хвилі можна побачити. Після удару молотком по гілки камертона ми чуємо звук, хоча ніяких хвиль в повітрі не бачимо. Відчуття звуку в наших органах слуху виникає при періодичному зміні тиску повітря. Коливання гілки камертона супроводжуються періодичними сжатиями і розрідження повітря поблизу неї. Ці процеси стиснення і розрідження поширюються в повітрі на всі боки (рис. 220). Вони і є звуковими хвилями.
Мал. 220
При поширенні звукової хвилі частинки середовища роблять коливання уздовж напрямку поширення коливань. Хвилі, в яких коливання відбуваються вздовж напрямку поширення хвилі, називають поздовжніми хвилями.
Поздовжні хвилі можуть виникати в газах, рідинах і твердих тілах; поперечні хвилі поширюються в твердих тілах, в яких виникають сили пружності при деформації зсуву або під дією сил поверхневого натягу і сили тяжіння.
Як в поперечних, так і в поздовжніх хвилях процес поширення коливань не супроводжується перенесенням речовини в напрямку поширення хвилі. У кожній точці простору частинки лише здійснюють коливання щодо положення рівноваги. Але поширення коливань супроводжується передачею енергії коливань від однієї точки середовища до іншої.
Довжина хвилі. Швидкість поширення хвилі. Швидкість поширення коливань v в просторі називається швидкістю хвилі. Відстань між найближчими друг до друга точками, що коливаються в однакових фазах (рис. 221), називається довжиною хвилі. Зв'язок між довжиною хвилі 
, Швидкістю хвилі 
і періодом коливань 
дається виразом
. (62.1)
Так як 
, То швидкість хвилі пов'язана з частотою коливань рівнянням
. (62.2)
Мал. 221
Залежність швидкості поширення хвиль від властивостей середовища. При виникненні 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.
63. ЗВУКОВІ ХВИЛІ
Швидкість звуку. Розділ фізики, що займається вивченням звукових явищ, називається акустикою, а явища, пов'язані з виникненням і поширенням звукових хвиль, називаються акустичними явищами.
Важливою подією в розвитку акустики було експериментальне визначення швидкості поширення звуку. Перші досліди з вимірювання швидкості звуку в повітрі були поставлені ще в XVII ст. У цих дослідах вимірювалося час 
між моментом спостереження світлового спалаху і моментом приходу звуку при пострілі з гармати. Швидкість поширення світла в цих дослідах приймалася нескінченно великою, тому швидкість звуку визначалася за відомим віддалі 
до гармати і часу поширення звуку:
За сучасними вимірами швидкість звуку в повітрі при нормальних умовах дорівнює 331 м / с.
Процес поширення стиснення або розрідження в газі відбувається в результаті зіткнень молекул газу, тому швидкість поширення звуку в газі приблизно дорівнює швидкості теплового руху молекул. Середня швидкість теплового руху молекул зменшується з пониженням температури газу, тому зменшується з пониженням температури газу і швидкість поширення звуку. Наприклад, у водні при зниженні температури від 300 до 17 К швидкість звуку зменшується від 1300 до 320 м / с.
Зв'язок між атомами і молекулами в рідинах і твердих тілах значно жорсткіша, ніж в газах. Тому швидкість поширення звукових хвиль в рідинах і твердих тілах значно більше швидкості звуку в газах. Наприклад, швидкість звуку у воді дорівнює 1500 м / с, а в стали 6000 м / с.
Гучність звуку. Будь-які звуки людина характеризує відповідно до свого сприйняттям за рівнем гучності.
Сила впливу звукової хвилі на барабанну перетинку людського вуха залежить від звукового тиску.
Звуковий тиск - це додатковий тиск, що виникає в газі або рідини при проходженні звукової хвилі. Нижня межа відчуття звуку людським вухом відповідає звуковому тиску приблизно 10-5 Па, тобто 10-10 від нормального атмосферного тиску. Верхня межа звукового тиску, при досягненні якої виникає відчуття болю у вухах, дорівнює приблизно 100 Па. Звукові хвилі з великою амплітудою зміни звукового тиску сприймаються людським вухом як гучні звуки, з малою амплітудою зміни звукового тиску - як тихі звуки.
⇦ Ctrl попередня сторінка / Сторінка 91 з 140 / наступна сторінка Ctrl ⇨
мобільна версія сторінки Дивіться також на цьому сайті: 
Користуйтеся пошуком у верхній частині сторінки! Все, що буде знайдено із позначкою Ł - відноситься до даного сайту
