Širenje vibracija u mediju. Uzdužni i poprečni valovi. Sažetak lekcije "Širenje oscilacija u mediju. Valovi. Karakteristike valova"

Predstavljamo vam video lekciju na temu „Širenje vibracija u elastičnom mediju. Uzdužni i poprečni valovi. U ovoj lekciji proučavat ćemo pitanja vezana uz širenje vibracija u elastičnom mediju. Naučit ćete što je val, kako se pojavljuje, kako se karakterizira. Proučimo svojstva i razlike između longitudinalnih i poprečnih valova.

Okrećemo se proučavanju problematike valova. Razgovarajmo o tome što je val, kako se pojavljuje i što ga karakterizira. Pokazalo se da je osim titrajnog procesa u uskom prostoru prostora moguće i širenje tih oscilacija u mediju, a upravo takvo širenje je valno gibanje.

Prijeđimo na raspravu o ovoj distribuciji. Da bismo raspravljali o mogućnosti postojanja oscilacija u mediju, moramo definirati što je gusti medij. Gusti medij je medij koji se sastoji od veliki brojčestice čija je interakcija vrlo bliska elastičnoj. Zamislite sljedeći misaoni eksperiment.

Riža. 1. Misaoni eksperiment

Postavimo kuglu u elastični medij. Lopta će se smanjiti, smanjiti u veličini, a zatim se proširiti poput otkucaja srca. Što će se promatrati u ovom slučaju? U tom slučaju, čestice koje se nalaze uz ovu kuglu ponovit će njezino kretanje, t.j. odmaknuti se, približiti se - time će oscilirati. Budući da te čestice međusobno djeluju s drugim česticama koje su udaljenije od lopte, one će također oscilirati, ali s određenim zakašnjenjem. Čestice koje su blizu ove lopte osciliraju. Oni će se prenijeti na druge čestice, udaljenije. Dakle, titranje će se širiti u svim smjerovima. Imajte na umu da će se u ovom slučaju stanje osciliranja širiti. Ovo širenje stanja oscilacija je ono što nazivamo valom. Može se reći da proces širenja vibracija u elastičnom mediju tijekom vremena naziva se mehanički val.

Napominjemo: kada govorimo o procesu nastanka takvih oscilacija, moramo reći da su one moguće samo ako postoji interakcija između čestica. Drugim riječima, val može postojati samo kada postoji vanjska uznemirujuća sila i sile koje se suprotstavljaju djelovanju uznemirujuće sile. U ovom slučaju to su elastične sile. Proces širenja u ovom slučaju bit će povezan s gustoćom i snagom interakcije između čestica ovog medija.

Napomenimo još jednu stvar. Val ne nosi materiju. Uostalom, čestice osciliraju blizu ravnotežnog položaja. Ali u isto vrijeme, val nosi energiju. Ovu činjenicu mogu ilustrirati valovi tsunamija. Materiju ne nosi val, ali val nosi takvu energiju koja donosi velike katastrofe.

Razgovarajmo o vrstama valova. Postoje dvije vrste - uzdužni i poprečni valovi. Što uzdužni valovi? Ti valovi mogu postojati u svim medijima. A primjer s pulsirajućom kuglom unutar gustog medija samo je primjer nastanka uzdužnog vala. Takav val je širenje u prostoru tijekom vremena. Ova izmjena zbijanja i razrjeđivanja je longitudinalni val. Još jednom ponavljam da takav val može postojati u svim medijima – tekućim, krutim, plinovitim. Uzdužnim se naziva val, tijekom čijeg širenja čestice medija osciliraju duž smjera širenja vala.

Riža. 2. Uzdužni val

Što se tiče poprečnog vala, poprečni val može postojati samo u čvrstim tvarima i na površini tekućine. Valom se naziva poprečni val, tijekom čijeg širenja čestice medija osciliraju okomito na smjer širenja vala.

Riža. 3. Smični val

Brzina širenja uzdužnih i poprečnih valova je različita, ali to je tema sljedećih lekcija.

Popis dodatne literature:

Jeste li upoznati s pojmom vala? // Quantum. - 1985. - br. 6. - S. 32-33. Fizika: Mehanika. 10. razred: Proc. za dubinski studij fizike / M.M. Balašov, A.I. Gomonova, A.B. Dolitsky i drugi; Ed. G.Ya. Myakishev. - M.: Drfa, 2002. Osnovni udžbenik fizike. Ed. G.S. Landsberg. T. 3. - M., 1974.

Stranica 1

Proces širenja vibracija u elastičnom mediju naziva se zvuk.

Proces širenja oscilacija u prostoru naziva se val. Granica koja odvaja oscilirajuće čestice od čestica koje još nisu počele oscilirati naziva se vodena fronta. Širenje vala u mediju karakterizira brzina koja se naziva brzinom ultrazvučnog vala. Udaljenost između najbližih čestica koje osciliraju na isti način (u istoj fazi) naziva se valna duljina. Broj valova koji prolaze zadanu točku u 1 s naziva se frekvencija ultrazvuka.

Proces širenja titranja u elastičnom mediju naziva se valno gibanje, odnosno elastični val.

Proces širenja oscilacija u prostoru tijekom vremena naziva se val. Valovi koji se šire zbog elastičnih svojstava medija nazivaju se elastičnimi. Elastični valovi su poprečni i uzdužni.

Proces širenja vibracija u elastičnom mediju naziva se val. Ako se smjer titranja podudara sa smjerom širenja vala, tada se takav val naziva uzdužnim, na primjer, zvučni val u zraku. Ako je smjer titranja okomit na smjer širenja vala, tada se takav val naziva poprečnim.

Proces širenja oscilacija u prostoru naziva se valni proces.

Proces širenja oscilacija u prostoru naziva se val.

Proces širenja vibracija u elastičnom mediju naziva se val. Ako se smjer titranja podudara sa smjerom širenja vala, tada se takav val naziva uzdužnim, na primjer, zvučni val u zraku. Ako je smjer titranja okomit na smjer širenja vala, tada se takav val naziva poprečnim.

Proces širenja titranja čestica u elastičnom mediju naziva se valni proces ili jednostavno val.

Procesi širenja fluktuacija čestica tekućine ili plina u cijevi komplicirani su utjecajem njezinih stijenki. Kosi odrazi duž stijenki cijevi stvaraju uvjete za nastanak radijalnih oscilacija. Postavljajući zadatak proučavanja aksijalnih vibracija čestica tekućine ili plina u uskim cijevima, moramo uzeti u obzir niz uvjeta pod kojima se radijalne vibracije mogu zanemariti.

Val je proces širenja oscilacija u mediju. Svaka čestica medija oscilira oko ravnotežnog položaja.

Val je proces širenja vibracija.

Proces širenja titranja u elastičnom mediju koji nas razmatra primjer je valnih gibanja ili, kako se obično kaže, valova. Tako, na primjer, ispada da se elektromagnetski valovi (vidi § 3.1) mogu širiti ne samo u materiji, već iu vakuumu. Isto svojstvo imaju i tzv. gravitacijski valovi (gravitacijski valovi), uz pomoć kojih se prenose poremećaji gravitacijskih polja tijela, zbog promjene masa tih tijela ili njihovih položaja u prostoru. Prema tome, u fizici, valovi su bilo kakve perturbacije stanja tvari ili polja koje se šire u prostoru. Tako su, na primjer, zvučni valovi u plinovima ili tekućinama fluktuacije tlaka koje se šire u tim medijima, a elektromagnetski valovi su fluktuacije u jakostima E i H elektromagnetskog polja koje se širi u svemiru.

Da biste koristili pregled prezentacija, stvorite sebi račun ( račun) Google i prijavite se: https://accounts.google.com

Naslovi slajdova:

Tema sata: Širenje vibracija u elastičnim medijima. Valovi

Gusti medij je medij koji se sastoji od velikog broja čestica čija je interakcija vrlo bliska elastičnoj.

Proces širenja vibracija u elastičnom mediju tijekom vremena naziva se mehanički val.

Uvjeti za nastanak vala: 1. Prisutnost elastičnog medija 2. Prisutnost izvora vibracija - deformacija medija

Mehanički valovi se mogu širiti samo u nekom mediju (tvari): u plinu, u tekućini, u krutom tijelu. Mehanički val ne može nastati u vakuumu.

Valove stvaraju oscilirajuća tijela koja stvaraju deformaciju medija u okolnom prostoru.

VALOVI uzdužni poprečni

Longitudinalni - valovi u kojima se javljaju oscilacije duž smjera širenja. Javljaju se u bilo kojem mediju (tekućine, plinovi, čvrsta tijela).

Poprečno - kod kojih se oscilacije javljaju okomito na smjer kretanja vala. Javljaju se samo u čvrstim tvarima.

Valovi na površini tekućine nisu ni uzdužni ni poprečni. Bacite li malu lopticu na površinu vode, možete vidjeti da se kreće, njišući se na valovima, po kružnoj stazi.

Energija vala Putujući val je val u kojem se energija prenosi bez prijenosa tvari.

Valovi cunamija. Materiju ne nosi val, ali val nosi takvu energiju koja donosi velike katastrofe.

Na temu: metodičke izrade, izlaganja i bilješke

Metodološka izrada sata fizike Puno ime: Raspopova Tatyana Nikolaevna Funkcija: nastavnik fizike Zvanje obrazovna ustanova: Srednja škola MKOU Djoginsky Razred: 8 Odjeljak programa: "Prekršaji ...

Prezentacija na satu fizike u 8. razredu na temu "Zvučni valovi u raznim medijima". Uključuje različite vrste aktivnosti u lekciji. To je ponavljanje samostalan rad, izvješća, eksperimenti...

Lekcija "Širenje svjetlosti u homogenom mediju"

Učenici se trebaju upoznati sa zakonom pravocrtnog širenja svjetlosti; s konceptima "točkastog izvora svjetlosti" i "sjene" ...

Jednadžba slobodnih harmonijskih oscilacija u krugu. Matematički opis vibracija

Ovaj rad se može koristiti pri proučavanju teme u 11. razredu: "Elektromagnetske oscilacije." Materijal je namijenjen objašnjenju nova tema i ponavljanje...

Neka titrajno tijelo bude u mediju čije su sve čestice međusobno povezane. Čestice medija u dodiru s njim počet će oscilirati, uslijed čega se javljaju periodične deformacije (na primjer, kompresija i napetost) u područjima medija koji su susjedni ovom tijelu. Tijekom deformacija u mediju se pojavljuju elastične sile koje nastoje vratiti čestice medija u prvobitno stanje ravnoteže.

Dakle, periodične deformacije koje su se pojavile na nekom mjestu elastičnog medija širit će se određenom brzinom, ovisno o svojstvima medija. U tom slučaju čestice medija nisu uključene valom u translacijsko gibanje, već vrše oscilatorna gibanja oko svojih ravnotežnih položaja, samo se elastična deformacija prenosi s jednog dijela medija na drugi.

Proces širenja oscilatornog gibanja u sredini naziva se valni proces ili samo val. Ponekad se ovaj val naziva elastičnim jer je uzrokovan elastičnim svojstvima medija.

Ovisno o smjeru titranja čestica u odnosu na smjer širenja vala, razlikuju se longitudinalni i poprečni valovi.Interaktivna demonstracija poprečnih i uzdužnih valova

Uzdužni val – to je val u kojemu čestice medija osciliraju duž smjera širenja vala.

Uzdužni val može se promatrati na dugoj mekoj oprugi veliki promjer. Udaranjem u jedan od krajeva opruge može se primijetiti kako će se uzastopne kondenzacije i razrjeđivanje njezinih zavojnica širiti duž opruge, teče jedna za drugom. Na slici točke pokazuju položaj zavojnica opruge u mirovanju, a zatim položaje zavojnica opruge u uzastopnim intervalima jednakim četvrtini perioda.

poprečni val - To je val u kojemu čestice medija osciliraju u smjerovima okomitim na smjer širenja vala.

Razmotrimo detaljnije proces formiranja poprečnih valova. Uzmimo za model prave uže lanac kuglica (materijalnih točaka) međusobno povezanih elastičnim silama. Slika prikazuje proces širenja poprečnog vala i prikazuje položaje kuglica u uzastopnim vremenskim intervalima jednakim četvrtini perioda.

U početnom trenutku vremena (t0 = 0) sve točke su u ravnoteži. Tada izazivamo perturbaciju tako što odstupimo točku 1 od ravnotežnog položaja za vrijednost A i 1. točka počinje oscilirati, 2. točka, elastično povezana s 1., dolazi u oscilatorno gibanje nešto kasnije, 3. - još kasnije itd. . Nakon četvrtine razdoblja osciliranja ( t 2 = T 4 ) proširena na 4. točku, 1. točka će imati vremena da odstupi od svog ravnotežnog položaja za maksimalnu udaljenost jednaku amplitudi oscilacija A. Nakon pola razdoblja, 1. točka, krećući se prema dolje, vratit će se u ravnotežni položaj, 4. je odstupio od ravnotežnog položaja za udaljenost jednaku amplitudi oscilacija A, val se širio do 7. točke itd.

S vremenom t5 = T 1. točka, nakon što je napravila potpunu oscilaciju, prolazi kroz ravnotežni položaj, a oscilatorno kretanje će se proširiti na 13. točku. Sve točke od 1. do 13. smještene su tako da čine potpuni val koji se sastoji od udubljenja i češalj.

Demonstracija širenja posmičnog vala

Vrsta vala ovisi o vrsti deformacije medija. Uzdužni valovi zbog deformacije kompresije - napetost, poprečni valovi - posmična deformacija. Stoga je u plinovima i tekućinama, u kojima elastične sile nastaju samo tijekom kompresije, širenje poprečnih valova nemoguće. U čvrstim tijelima elastične sile nastaju i tijekom kompresije (natezanja) i smicanja, stoga je u njima moguće širenje i uzdužnih i poprečnih valova.

Kao što slike pokazuju, iu poprečnim i uzdužnim valovima, svaka točka medija oscilira oko svog ravnotežnog položaja i pomiče se od njega za najviše jednu amplitudu, a stanje deformacije medija prenosi se s jedne točke medija na još. Važna razlika između elastičnih valova u mediju i bilo kojeg drugog uređenog gibanja njegovih čestica je u tome što širenje valova nije povezano s prijenosom tvari u mediju.

valovi su bilo kakve perturbacije stanja materije ili polja koje se šire u prostoru tijekom vremena.

Mehanički nazivaju valovi koji nastaju u elastičnim medijima, t.j. u medijima u kojima nastaju sile koje sprječavaju:

1) vlačne (kompresijske) deformacije;

2) posmične deformacije.

U prvom slučaju, tamo uzdužni val, u kojem se oscilacije čestica medija javljaju u smjeru širenja titranja. Uzdužni valovi mogu se širiti u čvrstim, tekućim i plinovitim tijelima, jer povezuju se s pojavom elastičnih sila pri promjeni volumen.

U drugom slučaju postoji u prostoru poprečni val, u kojem čestice medija osciliraju u smjerovima okomitim na smjer širenja vibracija. Poprečni valovi mogu se širiti samo u čvrstim tijelima, jer povezana s pojavom elastičnih sila pri promjeni oblicima tijelo.

Ako tijelo oscilira u elastičnom mediju, tada djeluje na čestice medija koje mu se nalaze i tjera ih da vrše prisilne oscilacije. Medij u blizini tijela koje oscilira se deformira, a u njemu nastaju elastične sile koje djeluju na čestice medija koje su sve udaljenije od tijela, uklanjajući ih iz ravnotežnog položaja. Sve s vremenom velika količinačestice medija sudjeluju u oscilatornom kretanju.

Mehanički valni fenomeni su od velike važnosti za Svakidašnjica. Na primjer, zbog zvučnih valova zbog elastičnosti okoliš možemo čuti. Ti valovi u plinovima ili tekućinama su fluktuacije tlaka koje se šire u danom mediju. Kao primjere mehaničkih valova mogu se navesti i: 1) valovi na površini vode, gdje povezanost susjednih dijelova vodene površine nije zbog elastičnosti, već zbog sila gravitacije i površinske napetosti; 2) udarni valovi od eksplozija granata; 3) seizmički valovi – fluktuacije u Zemljina kora koji se širi od potresa.

Razlika između elastičnih valova i bilo kojeg drugog uređenog gibanja čestica medija je u tome što širenje oscilacija nije povezano s prijenosom tvari medija s jednog mjesta na drugo na velike udaljenosti.

Zove se mjesto točaka do kojih oscilacije dosežu određenu točku u vremenu ispred valovi. Valna fronta je površina koja odvaja dio prostora koji je već uključen u valni proces od područja u kojem oscilacije još nisu nastale.

Mjesto točaka koje osciliraju u istoj fazi naziva se valna površina. Valna površina može se povući kroz bilo koju točku u prostoru pokrivenom valnim procesom. Posljedično, postoji beskonačan broj valnih površina, dok u svakom trenutku postoji samo jedna valna fronta, ona se stalno kreće. Oblik fronte može biti različit ovisno o obliku i dimenzijama izvora titranja i svojstvima medija.

U slučaju homogenog i izotropnog medija, sferni valovi se šire od točkastog izvora, t.j. valna fronta u ovom slučaju je kugla. Ako je izvor oscilacija ravnina, tada se u blizini nje bilo koji dio valne fronte malo razlikuje od dijela ravnine, pa se valovi s takvom frontom nazivaju ravnim valovima.

Pretpostavimo da se tijekom vremena neki dio fronte vala pomaknuo na . Vrijednost

naziva se brzina širenja valne fronte ili fazna brzina valovi na ovom mjestu.

Pravac čija se tangenta u svakoj točki poklapa sa smjerom vala u toj točki, t.j. sa smjerom prijenosa energije naziva se greda. U homogenom izotropnom mediju, snop je ravna linija okomita na frontu vala.

Oscilacije iz izvora mogu biti harmonijske ili neharmonične. Sukladno tome, valovi teku od izvora monokromatski i nemonokromatski. Nemonokromatski val (koji sadrži oscilacije različitih frekvencija) može se razložiti na monokromatske valove (od kojih svaki sadrži oscilacije iste frekvencije). Monokromatski (sinusoidni) val je apstrakcija: takav val mora biti beskonačno proširen u prostoru i vremenu.