Vibratsioonide levik keskkonnas. Lained. Piki- ja põiklained. Lainete teke ja levimine elastses keskkonnas

1. lehekülg

Vibratsiooni levimise protsess sisse elastne keskmine nimetatakse heliks.

Vibratsiooni levimise protsessi ruumis nimetatakse laineks. Piiri, mis eraldab võnkuvaid osakesi osakestest, mis pole veel võnkuma hakanud, nimetatakse veefrondiks. Laine levimist keskkonnas iseloomustab kiirus, mida nimetatakse ultrahelilaine kiiruseks. Vahemaad lähedalasuvate samamoodi (samas faasis) vibreerivate osakeste vahel nimetatakse lainepikkuseks. Läbivate lainete arv see punkt 1 sekundi jooksul nimetatakse ultraheli sageduseks.

Vibratsiooni levimise protsessi elastses keskkonnas nimetatakse laineliseks liikumiseks või elastseks laineks.

Vibratsiooni levimise protsessi ruumis ajas nimetatakse laineks. Söötme elastsusomaduste tõttu levivaid laineid nimetatakse elastseteks. Elastsed lained on risti- ja pikisuunalised.

Vibratsioonide levimise protsessi elastses keskkonnas nimetatakse laineks. Kui vibratsiooni suund langeb kokku laine levimissuunaga, siis nimetatakse sellist lainet pikisuunaliseks, näiteks helilaineks õhus. Kui vibratsiooni suund on laine levimissuunaga risti, siis nimetatakse sellist lainet risti.

Vibratsiooni levimise protsessi ruumis nimetatakse laineprotsessiks.

Vibratsiooni levimise protsessi ruumis nimetatakse laineks.

Osakeste vibratsiooni levimise protsessi elastses keskkonnas nimetatakse laineprotsessiks või lihtsalt laineks.

Vedeliku- või gaasiosakeste vibratsiooni levimise protsessid torus muudavad selle seinte mõju keeruliseks. Torude seinte kaldus peegeldused loovad tingimused radiaalvibratsiooni tekkeks. Olles seadnud ülesandeks uurida vedelate või gaasiosakeste aksiaalseid vibratsioone kitsastes torudes, peame arvestama mitmete tingimustega, mille korral võib radiaalseid vibratsioone tähelepanuta jätta.

Laine on vibratsiooni levimise protsess keskkonnas. Söötme iga osake võngub oma tasakaaluasendi ümber.

Vibratsiooni levimise protsessi nimetatakse laineks.

Vibratsioonide levimise protsess elastses keskkonnas, mida me käsitlesime, on näide laine liikumisest või, nagu tavaliselt öeldakse, lainetest. Näiteks selgub, et elektromagnetlained (vt § 3.1) võivad levida mitte ainult aines, vaid ka vaakumis. Sama omadusega on nn gravitatsioonilained (gravitatsioonilained), mille abil kanduvad edasi kehade gravitatsiooniväljades esinevad häired, mis on põhjustatud nende kehade masside või nende positsioonide muutumisest ruumis. Seetõttu nimetatakse füüsikas laineteks mis tahes ruumis levivaid aine oleku või välja häireid. Näiteks helilained gaasides või vedelikes esindavad nendes keskkondades levivaid rõhuvõnkumisi ja elektromagnetlained on elektromagnetvälja tugevuste E ja H võnkumised, mis levivad ruumis.

Mõelge joonisel 69 näidatud katsele. Keerme külge riputatakse pikk vedru. Nad tabasid käega selle vasakut otsa (joon. 69, a). Löök lähendab mitu vedru mähist ja tekib elastsusjõud, mille mõjul need mähised hakkavad lahknema. Nii nagu pendel läbib liikumisel tasakaaluasendit, nii jätkavad tasakaaluasendit läbivad poolid lahknemist. Selle tulemusena tekib vedru samas kohas juba teatud vaakum (joon. 69, b). Rütmilise tegevuse korral liiguvad vedru lõpus olevad poolid perioodiliselt üksteisele lähemale, seejärel eemalduvad üksteisest, võnkudes ümber oma tasakaaluasendi. Need vibratsioonid kanduvad järk-järgult üle kogu vedru jooksul mähist pooli. Kondensatsioon ja mähiste vähenemine levivad piki vedru, nagu on näidatud joonisel 69, e.

Riis. 69. Laine ilmumine kevadel

Teisisõnu levib häire piki vedru selle vasakust otsast paremale, s.o mingi muutus. füüsikalised kogused, iseloomustavad keskkonnaseisundit. IN sel juhul see häire kujutab endast vedru elastsusjõu muutumist ajas, võnkepoolide liikumiskiirendust ja -kiirust ning nende nihkumist tasakaaluasendist.

Ruumis levivaid häireid, mis kaugenevad nende tekkekohast, nimetatakse laineteks

IN see määratlus Jutt käib nn reisilainetest. Mis tahes laadi liikuvate lainete peamine omadus on see, et kosmoses levides kannavad nad energiat üle.

Näiteks vedru võnkuvatel mähistel on energiat. Suheldes naaberpoolidega, kannavad nad osa oma energiast neile üle ja piki vedru levib mehaaniline häire (deformatsioon), s.t tekib liikuv laine.

Kuid samal ajal võngub vedru iga mähis oma tasakaaluasendi ümber ja kogu vedru jääb oma algsele kohale.

Seega liikuval lainel toimub energiaülekanne ilma aineülekandeta.

Selles teemas käsitleme ainult elastseid rändlaineid, mille erijuhtum on heli.

Elastsed lained on mehaanilised häired, mis levivad elastses keskkonnas

Teisisõnu, elastsete lainete teke keskkonnas on tingitud deformatsioonist põhjustatud elastsusjõudude esinemisest selles. Näiteks kui lööd haamriga mõnda metallkeha, tekib sellesse elastne laine.

Lisaks elastsuslainetele on ka teisi laineid, näiteks elektromagnetlaineid (vt § 44). Laineprotsessid toimuvad peaaegu kõigis piirkondades füüsikalised nähtused, seega on nende uurimine väga oluline.

Kui kevadel tekkisid lained, tekkisid selle pöörete vibratsioonid selles laine levimise suunas (vt joonis 69).

Laineid, mille võnkumised toimuvad nende levimise suunas, nimetatakse pikisuunalisteks laineteks

Lisaks pikilainetele on olemas ka põiklained. Mõelgem sellele kogemusele. Joonisel 70a on kujutatud pikka kumminööri, mille üks ots on fikseeritud. Teine ots seatakse võnkuvale liikumisele vertikaaltasandil (risti horisontaalselt paikneva nööriga). Nööris tekkivate elastsusjõudude tõttu levivad vibratsioonid mööda nööri. Selles tekivad lained (joon. 70, b) ja nööriosakeste vibratsioonid tekivad risti lainete levimissuunaga.

Riis. 70. Lainete välimus nööris

Laineid, milles vibratsioon toimub nende levimissuunaga risti, nimetatakse põiklaineteks

Nii rist- kui ka pikisuunalisi laineid tekitava keskkonna osakeste liikumist saab selgelt demonstreerida lainemasina abil (joonis 71). Joonis 71, a kujutab põiklainet ja joonis 71, b - pikisuunalist lainet. Mõlemad lained levivad horisontaalsuunas.

Riis. 71. Rist- (a) ja pikisuunalised (b) lained

Lainemasinal on ainult üks rida kuule. Kuid nende liikumist jälgides saab aru, kuidas lained levivad pidevas keskkonnas, mis ulatub kõigis kolmes suunas (näiteks teatud mahus tahkes, vedelas või gaasilises aines).

Selleks kujutage ette, et iga pall on osa vertikaalsest ainekihist, mis asub joonise tasapinnaga risti. Jooniselt 71 on näha, et kui põiklaine levib, nihkuvad need kihid nagu kuulid üksteise suhtes, võnkudes vertikaalsuunas. Seetõttu on ristsuunalised mehaanilised lained nihkelained.

Ja pikisuunalised lained, nagu on näha jooniselt 71, b, on kokkusurumis- ja harvenduslained. Sellisel juhul seisneb keskkonna kihtide deformatsioon nende tiheduse muutumises, nii et pikisuunalised lained kujutavad endast vahelduvat tihenemist ja harvenemist.

On teada, et elastsusjõud tekivad kihtide lõikamisel ainult tahketes ainetes. Vedelikes ja gaasides libisevad külgnevad kihid vabalt üksteise kohal, ilma et tekiksid vastandlikud elastsusjõud. Kuna elastsusjõude pole, on vedelikes ja gaasides elastsete lainete teke võimatu. Seetõttu saavad põiklained levida ainult tahkistes.

Kokkusurumisel ja harvendamisel (st kui kehaosade ruumala muutub) tekivad elastsusjõud nii tahkistes kui ka vedelikes ja gaasides. Seetõttu võivad pikilained levida igas keskkonnas – tahkes, vedelas ja gaasilises.

Küsimused

Mis on lained?
Mis on mis tahes laadi rändlainete peamine omadus? Kas aineülekanne toimub rändlaines?
Mis on elastsed lained?
Tooge näide lainete kohta, mis ei ole elastsed.
Milliseid laineid nimetatakse pikisuunalisteks; risti? Too näiteid.
Millised lained – risti- või pikisuunalised – on nihkelained; kokkusurumise ja harvenemise lained?
Miks ristlained ei levi vedelas ja gaasilises keskkonnas?

Olgu võnkuv keha keskkonnas, milles kõik osakesed on omavahel seotud. Sellega kokkupuutuva keskkonna osakesed hakkavad vibreerima, mille tagajärjel tekivad selle kehaga külgnevates keskkonnapiirkondades perioodilised deformatsioonid (näiteks kokkusurumine ja pinge). Deformatsioonide käigus tekivad keskkonnas elastsed jõud, mis kipuvad kandja osakesi nende algsesse tasakaaluolekusse tagasi viima.

Seega, perioodilised deformatsioonid, mis ilmnevad mõnes kohas elastses keskkonnas, levivad teatud kiirusega, sõltuvalt keskkonna omadustest. Sellisel juhul ei tõmba meediumi osakesi laine. edasiliikumine, kuid sooritavad võnkuvaid liigutusi oma tasakaaluasendi ümber; ainult elastne deformatsioon kandub keskkonna ühest osast teise.

Võnkulise liikumise levimise protsessi keskkonnas nimetatakse laineprotsess või lihtsalt Laine. Mõnikord nimetatakse seda lainet elastseks, kuna see on põhjustatud keskkonna elastsusomadustest.

Sõltuvalt osakeste võnkumiste suunast laine levimise suuna suhtes eristatakse piki- ja põiklaineid.Põik- ja pikisuunaliste lainete interaktiivne demonstratsioon

Pikisuunaline laine – See on laine, milles keskkonna osakesed võnguvad mööda laine levimise suunda.

Pikal, suure läbimõõduga pehmel vedrul võib täheldada pikisuunalist lainet. Vedru ühte otsa tabades on märgata, kuidas järjestikused kondensatsioonid ja selle pöörete haruldased levivad kogu kevade jooksul üksteise järel. Joonisel näitavad punktid vedrumähiste asukohta puhkeolekus ja seejärel vedrupoolide asukohti järjestikuste ajavahemike järel, mis on võrdsed veerandiga perioodist.

Seega umbespikisuunaline laine esindab vaadeldaval juhul vahelduvaid kondensatsioone (Сг) ja haruldus (üks kord) vedru poolid.
Pikilaine levimise demonstreerimine

Põiklaine - See on laine, milles keskkonna osakesed võnguvad laine levimissuunaga risti olevates suundades.

Vaatleme üksikasjalikumalt põiklainete moodustumise protsessi. Võtame palliketi tõelise nööri mudelina ( materiaalsed punktid), mis on omavahel ühendatud elastsete jõududega. Joonisel on kujutatud põiklaine levimisprotsess ja pallide asukohad järjestikuste ajavahemike järel, mis on võrdsed veerandiga perioodist.

Algsel ajahetkel (t 0 = 0) kõik punktid on tasakaalus. Siis tekitame häire, kaldudes punkti 1 tasakaaluasendist kõrvale summa A võrra ja 1. punkt hakkab võnkuma, 2. punkt, mis on elastselt ühendatud 1.-ga, tuleb võnkeliikumisele veidi hiljem, 3. veelgi hiljem jne. . Pärast veerandi võnkeperioodi ( t 2 = T 4 ) levib 4. punkti, on 1. punktil aega oma tasakaaluasendist kõrvale kalduda maksimaalse vahemaa võrra, mis on võrdne võnkeamplituudiga A. Poole perioodi pärast naaseb 1. punkt allapoole liikudes tasakaaluasendisse. 4. kaldus tasakaaluasendist kõrvale võnkumiste A amplituudiga võrdse vahemaa võrra, laine on levinud 7. punkti jne.

Selleks ajaks t 5 = T 1. punkt, olles lõpetanud täieliku võnkumise, läbib tasakaaluasendi ja võnkuv liikumine levib 13. punkti. Kõik punktid 1. kuni 13. paiknevad nii, et moodustavad tervikliku laine, mis koosneb depressioonid Ja hari

Nihkelainete levimise demonstreerimine

Laine tüüp sõltub keskkonna deformatsiooni tüübist. Pikilained on põhjustatud surve-pinge deformatsioonist, põiklained aga nihkedeformatsioonist. Seetõttu on gaasides ja vedelikes, milles elastsed jõud tekivad ainult kokkusurumise ajal, ristlainete levimine võimatu. Tahketes ainetes tekivad elastsusjõud nii kokkusurumise (pinge) kui ka nihke ajal, seetõttu võivad neis levida nii piki- kui põiklained.

Nagu joonised näitavad, võngub keskkonna iga punkt nii põik- kui ka pikilainetes ümber oma tasakaaluasendi ja nihkub sellest mitte rohkem kui amplituudi võrra ning keskkonna deformatsiooniseisund kandub keskkonna ühest punktist teine. Oluline erinevus keskkonnas esinevate elastsete lainete ja selle osakeste muu korrapärase liikumise vahel on see, et lainete levimine ei ole seotud aine ülekandega keskkonnas.

Järelikult kandub lainete levimisel elastse deformatsiooni energia ja impulss üle ilma aine ülekandmiseta. Laine energia elastses keskkonnas koosneb võnkuvate osakeste kineetilisest energiast ja keskkonna elastse deformatsiooni potentsiaalsest energiast.

Teema: Võnkumiste levik keskkonnas. Lained.
Füüsika. 9. klass.
Eesmärk: tutvustada õpilastele lainelist liikumist, mõelda selle omadustele ja mehhanismile
laine levimine.
Ülesanded:

hariduslik: teadmiste süvendamine võnkuva liikumise tüüpide kohta, kasutades füüsika seoseid
kirjanduse, ajaloo, matemaatikaga; laine liikumise mõistete kujundamine,
mehaaniline laine, lainete tüüp, nende levimine elastses keskkonnas;
arendamine: võrdlemise, süstematiseerimise, analüüsimise, järelduste tegemise oskuste arendamine;
hariduslik: suhtlemisoskuste harimine.

Didaktiline õppetund: uue materjali õppimine.
Varustus: sülearvuti, multimeedia projektor, video - lained kevadel, esitlus
PowerPoint

Tunni juurde.
Tundide ajal:
I. Teadmiste ja oskuste testimine.
1. Vasta küsimustele.
 Lugege fraase hoolikalt läbi. Tehke kindlaks, kas vaba vibratsioon on võimalik:
hõljuda veepinnal; surnukehad läbi kaevatud kanalil Maa; linnud oksal;
pall tasasel pinnal; pall sfäärilises augus; inimese käed ja jalad; sportlane peal
batuut; nõelad õmblusmasinas.
 Milline auto, koormaga või ilma, sõidab vedrudel sagedamini?
kõhklus?
 On kahte tüüpi kellasid. Mõned põhinevad varda koormuse vibratsioonil, teised - vardale
kevad. Kuidas saate iga kella sagedust reguleerida?
 Perioodiliste tuuleiilide ajal Tacoma Narrous Bridge Ameerikas kõikus ja varises kokku.
Selgita miks?
2. Probleemide lahendamine.
Õpetaja pakub pädevusele suunatud ülesande sooritamist, ülesehitust ja sisu
mis on esitatud allpool.
Stiimul: hinnake olemasolevaid teadmisi teemal "Mehaanilised vibratsioonid".
Probleemi sõnastus: 5 minuti jooksul määrake esitatud teksti abil sagedus ja
Inimese südame kokkutõmbumise periood. Kirjutage üles andmed, mida te ei saa oma otsuses kasutada.
ülesandeid.
Inimkeha verekapillaaride kogupikkus on ligikaudu 100 tuhat km, mis on 2,5 korda pikem
ületab ekvaatori pikkust ja kogu sisepind on 2400 m2. Vere kapillaarides on
10 korda õhem kui juuksed. Ühe minuti jooksul pumpab süda aordi umbes 4 liitrit.
veri, mis seejärel liigub kõikidesse kehapunktidesse. Süda lööb keskmiselt 100 tuhat korda.
kord päevas. Inimese 70 eluaasta jooksul tõmbub süda kokku 2 miljardit 600 miljonit korda ja
pumpab 250 miljonit korda.
Vorm ülesande täitmiseks:
1. Südame kontraktsiooni perioodi ja sageduse määramiseks vajalikud andmed:
A) ___________; b) _________
Arvutamise valem: __________________
Arvutused _______________
=________; T=____________
ν
2. Üleliigsed andmed
A) ___________
b)___________

V) ___________
G) ___________
Mudeli vastus:
Südame kontraktsiooni perioodi ja sageduse määramiseks vajalikud andmed:
a) Vähendamiste arv N=100000; b) Kokkutõmbumisaeg t=1 päev.
ν
c1; T = 1/1,16 = 0,864 s
Arvutamise valem: =ν N/t; T = 1/ν
Arvutused =100000/(24*3600)=1,16
=1,16
c1; T = 0,864 s.
ν
Või a) Lühendite arv N=2600000000; b) Vähenemise aeg t=70 aastat. - Aga need andmed
viivad keerukamate arvutusteni ja on seetõttu irratsionaalsed.
Üleliigsed andmed
a) Veresoonte kogupikkus on 100 tuhat km
b) sisepind üldpind – 2400 m2
c) Minuti jooksul vabastab süda verre umbes 4 liitrit verd.
d) Veresoonte paksus on 10 korda väiksem kui juuste paksus.
Mudeli vastuse väli
Südame kontraktsioonide sageduse ja perioodi määramiseks on andmed esile tõstetud.
Arvutamise valemid on antud.
Arvutused on tehtud ja õige vastus antud.
Tekstist on välja võetud mittevajalikud andmed.
Tööriist
hinnanguid
vastama
1
1
1
1
II.
Uue materjali selgitus.
Kõik keskkonna osakesed on omavahel seotud vastastikuse tõmbe- ja tõukejõuga, s.t.
omavahel suhelda. Seega, kui tasakaaluasendist eemaldada vähemalt üks osake
(sunnib võnkuma), siis tõmbab see lähedalasuva osakese endaga kaasa (tänu
osakeste vastastikmõju, hakkab see liikumine levima igas suunas). Niisiis
Seega kandub vibratsioon ühelt osakeselt teisele. Seda liikumist nimetatakse laineliseks liikumiseks.
Mehaaniline laine (laineliikumine) on vibratsiooni levimine elastikus
keskkond.
Aja jooksul läbi ruumi levivaid võnkumisi nimetatakse laineteks.
või
Selles määratluses me räägime nn rändlainete kohta.
Põhitõed üldine vara mis tahes laadi reisilained on see, et levivad sisse
ruumi, energiat üle kandma, kuid ainet üle kandmata.
Rändlaines toimub energiaülekanne ilma aineülekandeta.
Selles teemas käsitleme ainult elastseid rändlaineid, mille erijuhtum
on heli.
Elastsed lained on mehaanilised häired, mis levivad elastses keskkonnas.
Teisisõnu, elastsete lainete moodustumine keskkonnas on tingitud elastsusjõudude tekkimisest selles,
deformatsioonist põhjustatud.

Lisaks elastsetele lainetele on ka teist tüüpi laineid, näiteks lained vedeliku pinnal,
elektromagnetlained.
Laineprotsessid esinevad peaaegu kõigis füüsikaliste nähtuste valdkondades, seega on nende uurimine
on suure tähtsusega.
Laineline liikumine on kahte tüüpi: rist- ja pikisuunaline.
Ristlaine – osakesed võnguvad (liiguvad) risti (üle) kiirusega
laine levimine.
Näited: laine visatud kivist...
Pikilaine – osakesed võnguvad (liiguvad) paralleelselt levimiskiirusega
lained.
Näited: helilained, tsunamid...
Mehaanilised lained
Nööri vedru
põiki
pikisuunaline
Põiklained.
Pikisuunalised lained.
Tekib elastne nihkedeformatsioon.
Keha maht
ei muutu.
Elastsed jõud kipuvad keha tagasi viima
esialgne asend. Need jõud põhjustavad
keskkonna kõikumised.
Kihtide nihkumine üksteise suhtes
vedelikud ja gaasid ei põhjusta välimust
seetõttu tekivad elastsed jõud
ainult tahketes ainetes.
Tekib survedeformatsiooni ajal.
Tahkestes kehades tekivad elastsed jõud
kehad, vedelikud ja gaasid. Need jõud
põhjustada vibratsiooni üksikutes piirkondades
keskkonnas, seetõttu levivad nad kõigis
keskkondades
Tahkestes ainetes levimiskiirus
rohkem.
III.
Kinnitus:
1. Huvitavad ülesanded.
a) 1883. aastal Indoneesia vulkaani Krakatoa kurikuulsa purske ajal toimuvad õhulöögid
maa-aluste plahvatuste tekitatud lained tiirutasid kolm korda ümber maakera.
Millist tüüpi laineid võib liigitada lööklaine? (Pikilainete poole).
b) Tsunami on maavärinate suurepärane kaaslane. See nimi sündis Jaapanis ja tähendab
hiiglaslik laine. Kui see kaldale veereb, siis tundub, et see pole üldse laine, vaid
meri, raevukas, alistamatu, tormab kaldale. Pole üllatav, et tsunami
sellele laastamistööd teha. 1960. aasta maavärina ajal tormasid inimesed Tšiili rannikule

kuni kuue meetri kõrgused lained. Meri taganes ja liikus teise jooksul mitu korda edasi
pool päeva.
Mis tüüpi lained on tsunamid? Kui suur on 1960. aastal tabanud tsunami amplituud
Tšiili? (tsunamid viitavad
lained on 3 m).
(tsunami illustratsioon:
pikisuunalised lained. Amplituud
http://ru.wikipedia.org/wiki/Image:2004_Indian_Ocean_earthquake_Maldives_tsunami_wave.jpg
c) Riffles on märgid väikestest lainetest. Need on maa peal eksisteerinud alates masside ilmumisest
keskmine - lumi ja liiv. Nende jäljed on leitud iidsetest geoloogilistest kihtidest (mõnikord koos
dinosauruste jäljed). Esimesed teaduslikud vaatlused riffli kohta tegi Leonardo da Vinci. IN
kõrbetes mõõdetakse külgnevate laineharjade vaheline kaugus alates 112 cm (tavaliselt 38 cm)
harjavaheliste süvendite sügavusega keskmiselt 0,31 cm.
Eeldades, et riffles on laine, määrake laine amplituud (0,150,5 cm).
Rifi illustratsioon:
http://rusnauka.narod.ru/lib/physic/destroy/gl7/image246.gif
2. Füüsiline kogemus. Individuaalne töö.
Õpetaja kutsub õpilasi täitma pädevusele suunatud ülesannet, struktuuri ja
mille sisu on esitatud allpool
Stiimul: hinnake omandatud teadmisi teemal “Lainete liikumine”.
Probleemi sõnastamine: kasutades õppetunnis pakutavaid seadmeid ja omandatud teadmisi,
määratle:
millised lained tekivad laine pinnal;
millise kujuga on punktallikast lähtuv lainefront;
Kas laineosakesed liiguvad laine levimise suunas?
teha järeldus laine liikumise tunnuste kohta.

Varustus: kalorimeetri klaas, pipett või bürett, klaastoru, tikk.
Vee pinnale tekkinud lained on __________
Veepinnal olevad lained on kujuga _________
Lainena veepinnale asetatud tikk levib _______________
Vorm ülesande täitmiseks
Laine liikumise omadused _________________
Mudeli vastuse väli
Hindamistööriist
vastama
Vee pinnale tekkinud lained on risti.
Veepinnal olevad lained on ringikujulised.
Laine levimise ajal veepinnale asetatud tikk seda ei tee
liigub.
Laine liikumise eripära on see, et laine liikumise ajal puudub
aine nihkumine laine levimise suunas.
Kokku
III.
Kodutöö: §31, 32
1
1
1
2
5
http://schoolcollection.edu.ru/catalog/rubr/8f5d721086a611daa72b0800200c9a66/21674/

Tutvustame teie tähelepanu videotundi teemal “Vibratsiooni levik elastses keskkonnas. Piki- ja põiklained." Selles õppetükis uurime küsimusi, mis on seotud vibratsiooni levimisega elastses keskkonnas. Saate teada, mis on laine, kuidas see ilmub ja kuidas seda iseloomustatakse. Uurime piki- ja põiklainete omadusi ja erinevusi.

Liigume edasi lainetega seotud küsimuste uurimise juurde. Räägime sellest, mis on laine, kuidas see ilmub ja kuidas seda iseloomustatakse. Selgub, et lisaks lihtsalt võnkeprotsessile kitsas ruumipiirkonnas on võimalik ka nendel võnkumistel levida keskkonnas, just see levik on laine liikumine.

Jätkame selle jaotuse arutamist. Et arutada võnkumiste olemasolu keskkonnas, peame otsustama, mis on tihe keskkond. Tihe keskkond on keskkond, mis koosneb suur number osakesed, mille vastastikmõju on väga lähedane elastsusele. Kujutagem ette järgmist mõtteeksperimenti.

Riis. 1. Mõtteeksperiment

Asetame palli elastsesse keskkonda. Pall kahaneb, väheneb ja seejärel laieneb nagu südamelöök. Mida sel juhul jälgitakse? Sel juhul kordavad selle palliga külgnevad osakesed selle liikumist, st. eemaldumine, lähenemine - seeläbi nad võnguvad. Kuna need osakesed interakteeruvad teiste kuulist kaugemal olevate osakestega, hakkavad nad ka võnkuma, kuid teatud viivitusega. Selle palli lähedale sattunud osakesed vibreerivad. Need kanduvad edasi teistele, kaugematele osakestele. Seega levib vibratsioon igas suunas. Pange tähele, et sel juhul vibratsiooni olek levib. Me nimetame seda võnkeseisundi levikut laineks. Võib öelda, et vibratsiooni levimise protsessi elastses keskkonnas aja jooksul nimetatakse mehaaniliseks laineks.

Pange tähele: kui me räägime selliste võnkumiste ilmnemise protsessist, peame ütlema, et need on võimalikud ainult siis, kui osakeste vahel on koostoime. Teisisõnu, laine saab eksisteerida ainult siis, kui on olemas väline häiriv jõud ja jõud, mis takistavad häiriva jõu mõju. Sel juhul on need elastsed jõud. Sel juhul on levimisprotsess seotud antud keskkonna osakeste vahelise interaktsiooni tiheduse ja tugevusega.

Märgime veel ühte asja. Laine ei transpordi ainet. Osakesed ju võnguvad tasakaaluasendi lähedal. Kuid samal ajal kannab laine energiat. Seda asjaolu saab illustreerida tsunamilainetega. Laine ei kanna ainet, vaid laine kannab endas sellist energiat, mis toob kaasa suuri katastroofe.

Räägime lainetüüpidest. On kahte tüüpi - pikisuunalised ja põiklained. Mis on juhtunud pikisuunalised lained? Need lained võivad eksisteerida kõigis meediakanalites. Ja näide tiheda keskkonna sees pulseeriva palliga on vaid näide pikisuunalise laine tekkimisest. Selline laine on ruumis levimine ajas. See tihenemise ja harvenemise vaheldumine on pikisuunaline laine. Kordan veel kord, et selline laine võib eksisteerida kõigis keskkondades – vedelas, tahkes, gaasilises. Pikilaine on laine, mille levimine põhjustab keskkonna osakeste võnkumist laine levimise suunas.

Riis. 2. Pikisuunaline laine

Mis puutub siis põiklainesse põiklaine võib eksisteerida ainult tahketes ainetes ja vedelike pinnal. Ristlaine on laine, mille levimine põhjustab keskkonna osakeste võnkumist laine levimissuunaga risti.

Riis. 3. Põiklaine

Piki- ja põiklainete levimiskiirus on erinev, kuid see on järgmiste tundide teema.

Lisakirjanduse loetelu:

Kas olete laine mõistega tuttav? // Kvant. - 1985. - nr 6. - Lk 32-33. Füüsika: mehaanika. 10. klass: Õpik. füüsika süvaõppeks / M.M. Balašov, A.I. Gomonova, A.B. Dolitsky ja teised; Ed. G.Ya. Mjakiševa. - M.: Bustard, 2002. Füüsika algõpik. Ed. G.S. Landsberg. T. 3. - M., 1974.