Механические волны. E– полная механическая энергия, E=

Для груза на пружине

E = E_k + E_р =

E – полная механическая энергия, E= , Дж;

Е_к – кинетическая энергия, Е_к = ;

Е_р – потенциальная энергия, Е_р = .

m – масса тела, кг,

к – жесткость пружины, Н/м,

u_x – скорость тела, м/с,

x – смещение тела, м.

- максимальная кинетическая энергия системы,

- максимальная потенциальная энергия.

В реальных условиях любая колебательная система находится под воздействием сил трения (сопротивления). При этом часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию теплового движения атомов и молекул, и колебания становятся затухающими (см. рис. 14).

Рисунок 14 - Затухающие колебания.

Если в каком-нибудь месте твердой, жидкой или газообразной среды возбуждены колебания частиц, то, вследствие взаимодействия атомов и молекул среды, колебания начинают передаваться от одной точки к другой с конечной скоростью. Процесс распространения колебаний в среде называется волной.

Механические волны бывают разных видов. Если при распространении волны частицы среды испытывают смещение в направлении, перпендикулярном направлению распространения, такая волна называется поперечной. Примером волны такого рода могут служить волны, бегущие по натянутому резиновому жгуту (см. рис. 15) или по струне.

Если смещение частиц среды происходит в направлении распространения волны, такая волна называется продольной. Волны в упругом стержне (см. рис. 16) или звуковые волны в газе являются примерами таких волн.

Волны на поверхности жидкости имеют как поперечную, так и продольную компоненты.

Как в поперечных, так и в продольных волнах не происходит переноса вещества в направлении распространения волны. В процессе распространения частицы среды лишь совершают колебания около положений равновесия. Однако волны переносят энергию колебаний от одной точки среды к другой.

Рисунок 15 - Распространение поперечного волнового импульса по натянутому резиновому жгуту.	Рисунок 16 - Распространение продольного волнового импульса по упругому стержню.

Характерной особенностью механических волн является то, что они распространяются в материальных средах (твердых, жидких или газообразных). Существуют волны, которые способны распространяться и в пустоте (например, световые волны). Для механических волн обязательно нужна среда, обладающая способностью запасать кинетическую и потенциальную энергию.

Продольные механические волны могут распространяться в любых средах – твердых, жидких и газообразных.

Дата добавления: 2014-11-07