Механические волны
1. Механическая волна – это процесс распространения колебаний в упругой среде, который сопровождается передачей энергии от одной точки к другой.
Источник волны – любое колеблющееся тело. Например, поплавок на воде.
При распространении волны не происходит перенос вещества, а происходит перенос энергии.
Механические волны бывают поперечные и продольные.
Поперечная волна – это волна, у которой частицы волны совершают колебания в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Например волна на воде.
Продольная волна – это волна, у которой частицы совершают колебания в направлении вдоль распространения волны. Например, колебания пружинного маятника, подвешенного вертикально. Или звуковая волна.
Во время землетрясений могут возникать как поперечные, так и продольные волны.
2.Для волновых процессов справедливы такие параметры как период колебаний и частота, формулы для которых вам уже известны. 
w=2πν
Длина волны – это расстояние, на которое волна распространяется за один период. Или же длина волны – это расстояние между двумя ближайшими точками, которые совершают колебания в одинаковых фазах. Наглядно длина волны хорошо видна из графика волны, где вдоль вертикальной оси отложены координаты колеблющихся точек волны, а вдоль горизонтальной – расстояние, на которое распространяется сама волна. Видно, что длина волны – это расстояние между ближайшими точками, совершающими колебания в одинаковых фазах. Или же это расстояние между соседними горбами волны, или же это расстояние между соседними впадинами волны. А вот расстояние между соседними гребнем и впадиной – это половина длины волны.
|
|
, где 
- скорость волны
Скорость волны 
= 
= λ∙ν
Задачи
1.По струне вдоль оси Оs распространяется поперечная гармоническая волна длиной λ=314 мм, модуль скорости которой v=40 м\с. если амплитуда колебаний точек струны А=2,0 мм, то модуль мгновенной скорости v0 точки С струны равен 1)1,6 м\с 2)2,1 м\с 3)3,2 м\с 4)4,2 м\с 5)8,4 м\с
Решение: точка С соответствует положению равновесия, а значит здесь скорость точки будет максимальной, то есть 0 = wА w=2πν
Из формулы = λ∙ν выражаем частоту ν и дальше все просто
2.По поверхности воды в озере волна распространяется со скоростью v=6 м/с. Каковы период T и частота ν колебаний бакена, если длина волны λ=3 м? (0,5 с, 2 Гц)
3.Рыболов заметил, что за t=10 с поплавок совершил на волнах N=20 колебаний, а расстояние между соседними горбами волн 1,2 м. Какова скорость распространения волн? (2,4 м\с)
3.На озере в безветренную погоду с лодки бросили тяжелый якорь. От места бросания якоря пошли волны. Человек, стоящий на берегу, заметил, что волна дошла до него через t1 =50 с, расстояние между соседними горбами волн λ=0,5 м, а за t2=5 с было N=20 всплесков о берег. Как далеко s от берега находилась лодка? (100 м)
4.Расстояние между соседними гребнями морских волн L=12,0 м. На поверхности воды качается лодка, поднимаясь вверх и опускаясь вниз. Если модуль скорости распространения волн v=6,0 м\с, то частота ν колебаний лодки равна 1)4,0 Гц 2)2,0 Гц 3)1,5 Гц 4)1,0 Гц 5)0,5 Гц
5.Посланный вертикально вниз с поверхности моря глубиной h=240 м ультразвуковой сигнал гидролокатора, отразившись от дна, возвратился обратно через промежуток времени ∆t=0,32 с после посылки. Если длина ультразвуковой волны в воде λ=0,75 мм, то ее период Т равен 1)0,25 мкс 2)0,40 мкс 3)0,50 мкс 4)0,80 мкс 5)1,0 мкс
|
|
Решение: Сигнал расстояние h=240 м за отведенное время проходит два раза (вниз и обратно) Можно найти скорость сигнала, то есть волны = 2h: ∆t = (2∙240):0,32 = 1500 м/с
Тогда период волны найдем через деление длины волны на ее скорость и все дела.
6.Геологи для определения глубины залегания породы производят взрыв. В результате отраженная от породы сейсмическая волна была зафиксирована через промежуток времени τ=8 с после взрыва. Определите глубину h залегания породы, если скорость распространения сейсмической волны v=4,0∙103 м\с. (16 км)
Домашнее задание: §5 (1-6)
Некоторые тестовые задачи
1.Поплавок, качаясь на волнах, совершил N=16 полных колебаний за промежуток времени ∆t=8,0 с. Если модуль скорости распространения волн v=3,2 м\с,, то расстояние L между соседними гребнями волн равно
1)1,2 м 2)1,6 м 3)2,0 м 4)2,4 м 5)3,0 м
2.Звуковая волна частотой ν=0,44 кГц и длиной λ=72 см за промежуток времени ∆t=3,0 с пройдет расстояние L, равное 1)0,20 км 2)0,35 км 3)0,42 км 4)0,55 км 5)0,95 км
3.Звуковая волна в воздухе за промежуток времени ∆t=2,5 с проходит расстояние L=0,88 км. Если длина волны λ=53 см, то период Т волны равен 1)1,5 мс 2)2,8 мс 3)4,5 мс 4)6,0 мс 5)7,5 мс
4.На рисунке представлены две поперечные волны 1 и 2, распространяющиеся с одинаковой скоростью вдоль оси Ох. Выберите ответ с правильным соотношением и периодов Т1, Т2 этих волн, и их амплитуд А1, А2
1)Т1=Т2, А1›А2 2)Т1=Т2, А1‹А2 3)Т1›Т2, А1›А2 4)Т1‹Т2, А1›А2 5)Т1‹Т2, А1=А2
|
|
5.На рисунке представлены две поперечные волны 1 и 2, распространяющиеся с одинаковой скоростью вдоль оси Ох. Выберите ответ с правильным соотношением и периодов Т1, Т2 этих волн, и их амплитуд А1, А2
1)Т1‹Т2, А1‹А2 2)Т1=Т2, А1‹А2 3)Т1=Т2, А1=А2 4)Т1›Т2, А1=А2 5)Т1›Т2, А1›А2
6.На морских волнах, распространяющихся со скорость, модуль которой v=4 м\с, на поверхности воды качается лодка, поднимаясь вверх и опускаясь вниз. Если расстояние между одним из гребней волны и соседней впадиной L=4 м, то частота ν колебаний лодки равна 1)0,2 Гц 2)0,4 Гц 3)0,5 Гц 4)0,6 Гц 5)1,0 Гц
7.Звуковая волна частотой ν=0,45 кГц и длиной волны λ=68 см проходит расстояние L=0,92 км за промежуток времени ∆t, равный 1)1,0 с 2)2,5 с 3)3,0 с 4)4,5 с 5)6,0 с
8.В однородной среде распространяется волна. За время, в течение которого частица среды совершает N=168 полных колебаний, волна распространяется на расстояние L = 126 м. Длина волны λ равна:
1) 75 см 2) 80 см 3) 88 см 4) 92 см 5) 98 см
9.Примерный диапазон спектра звуковых частот мужского голоса (баритона) – от v1=100 Гц до v2=400 Гц. Отношение длин звуковых волн 
, соответствующих границам этого диапазона, равно:
1)0.25; 2)0,5; 3)1; 4)√2; 5)4
10.Если длина звуковой волны λ=0,800 м, а ее частота ν=415 Гц, то модуль скорости v распространения звуковой волны равен 1)310 м/с 2)332 м/с 3)350 м/с 4)370 м/с 5)390 м/с
Ответы на тестовые задачи на третьей странице
Ответы на тестовые задачи
1-2)
2-5)
3-1)
4-4)
5-2)
6-3)
7-3)
8-1)
9-4)
10-2)