Волна представляет собой колебания которые при своем

Волна представляет собой колебания, которые при своем распространении не переносят с собой вещество. Волны переносят энергию из одной точки пространства в другую. Распространение колебаний от точки к точке, от частицы к частице в упругой среде называется механической волной.

Виды волн поперечные Если смещение частиц происходит перпендикулярно направлению распространения волны, то волна называется поперечной Поперечная волна может распространятся только в твёрдой среде, потому что для её распространения нужна деформация сдвига. продольные Если смещение частиц совершается вдоль направления распространения волны, то такие волны называются продольными

Поперечные волны Продольные волны на чи ри П ма ор Ф Деформация сдвига Сжатие и растяжение Горб - впадина Сгущение растяжение ие ен ов На границе двух н ик сред зн Во Внутри среды

Параметры волны 1. υ – скорость распространения волны 2. λ - длина волны 3. А – амплитуда колебаний волны 4. L – путь волны по прямой 5. Т – период волны (время, за которое волна проходит путь λ) 6. ν - частота колебаний волны (число волн, возникающих за 1 секунду) 7. t - время, в течении которого распространяется волна. 8. х - отклонение каждой точки от положения равновесия 9. r – расстояние точки от источника колебаний

Основные характеристики • Период колебания – это время, в течении которого тело совершает одно полное колебание. Т – период. [T] =1 с • Частота - число колебаний, совершаемых телом за 1 с. . [ν] =1 Герц=1 Гц • Амплитуда – наибольшее смещение тела от его положения равновесия А – амплитуда. [A] – 1 м • Длина волны – это расстояние, на которое распространяется волна за время равное периоду колебания. • Скоростью распространения волны называют скорость перемещения гребня или впадины в поперечной волне.

Уравнение бегущей волны Т S 0 (Х=0) X t S Sm S = Sm=sin[ sin(t - t X )]

Уравнение волны Выражает зависимость смещения колеблющейся точки от координаты ее равновесного положения и времени. S=f(x, t) S= A cos [ω (t - τ)], S= A cos [ω (t - x/V)] φ = ω (t - x/V) τ =x/V, уравнение плоской волны. фаза волны S= A cos (ωt - ωx/V) = A cos (ωt - kx) ω=2π/Т V=λ/Т k= ω/V=2π/λ волновое число

Волновая поверхность Плоская волна (поверхность одинаковой фазы) Луч – вектор волновой поверхности 1 2 3 4 (показывает направление распростране ния волны)

Сферическая волна Амплитуда колебаний в сферической волне обязательно убывает по мере удаления от источника.

Скорость распространения фиксированной фазы колебаний называют фазовой скоростью φ = ω (t - x/V) = Const dφ/dt = 0 = ω (dt - dx/V) V = dx/dt скорость распространения фиксированной фазы колебаний, которую называют фазовой и есть обычная скорость распространения волны V = dx/dt Групповая скорость –это скорость перемещения энергии группы волн.

Волновое уравнение S= A cos (ωt - kx) S= A cos [ω (t - x/V)] Продифференцируем это уравнение дважды по времени t и дважды по х. волновое уравнение

Звуковые волны переносят энергию, которая, как и другие виды энергии, может использоваться человеком. Но главное – это огромный диапазон выразительных средств, которыми обладают речь и музыка. Еще с древних времен звуки служили людям средством связи и общения друг с другом, средством познания мира и овладения тайнами природы. Звуки – наши неизменные спутники. Они по-разному действуют на человека: радуют и раздражают, умиротворяют и придают силы, ласкают слух и пугают своей неожиданностью.

Звуковые волны Акустические волны – колебания которые могут восприниматься человеческим ухом, т. е. колебания, вызываемые источником звука. Источник звука – любое тело, колеблющееся со звуковой частотой (от 17 до 20 000 Гц). В вакууме звуковые волны распространятся не могут !!!

Шкала электромагнитных волн

Шкала звуковых волн.

Звуковые волны переносят энергию, которая, как и другие виды энергии, может использоваться человеком. Но главное – это огромный диапазон выразительных средств, которыми обладают речь и музыка. Еще с древних времен звуки служили людям средством связи и общения друг с другом, средством познания мира и овладения тайнами природы. Звуки – наши неизменные спутники. Они по-разному действуют на человека: радуют и раздражают, умиротворяют и придают силы, ласкают слух и пугают своей неожиданностью.

Эффект эха Когда звуковые волны встречают на пути твёрдую преграду, часть из них отражаются назад. При этом звуковые волны устремляются через воздух обратно к первоначальному источнику звука. Использование эха в рыболовной отрасли. Лучшее эхо бывает от коротких и громких звуков

Различают следующие звуки Тон-(музыкальный звук) – звук, являющийся периодическим процессом. Если этот процесс гармонический, то тон называют простым или чистым (камертон) Ангармоническому колебанию соответствует сложный тон, который может быть разложен на простые. Наименьшая частота такого разложения υ0 соответствует основному тону, остальные гармоники (обертоны) имеют частоты 2υ0, 3 υ0, и т. д. простой тон Колебания идеальной струны. Реальные колебания составляются из указанных. 1 — основной тон, 2— 5 — вторая — пятая гармоники, соответствующие первому — четвёртому обертонам сложный звук Спектр тона – линейчатый

Различают следующие звуки Шум - беспорядочные колебания различной Шум физической природы, отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры Спектр шума – сплошной

Цвета шума — система терминов, приписывающая некоторым видам шумовых сигналов определённые цвета исходя из аналогии между спектром сигнала произвольной природы и спектрами различных цветов видимого света. Белый шум — это сигнал с равномерной спектральной плотностью на всех частотах и дисперсией, равной бесконечности. Является стационарным случайным процессом. На практике сигнал может быть белым шумом только в ограниченной полосе частот. Розовый шум – сигнал, плотность которого по сравнению с белым шумом затухает на 3 децибела на каждую октаву. Пример розового шума — звук пролетающего вертолёта.

Характеристики звука Физиологические Физические • Высота • Частота • Громкость • Амплитуда • Тембр • Набор доп. частот При переходе из одной среды в другую меняется скорость волны (меняется длина, частота волны остаётся неизменной).

Громкость звука — субъективное восприятие силы звука (абсолютная величина слухового ощущения). Громкость главным образом зависит от звукового давления, амплитуды и частоты звуковых колебаний. Также на громкость звука влияют его спектральный состав, локализация в пространстве, тембр, длительность воздействия звуковых колебаний и другие факторы Интенсивность звука определяется избыточным звуковым давлением, возникающем при прохождении звуковых волн в среде. ρ - плотность среды С – скорость звука

Мы знаем, что энергия, переносимая волнами, прямо пропорциональна квадрату частоты и квадрату амплитуды: Следовательно, и интенсивность звука пропорциональна квадрату частоты и квадрату амплитуды колебаний в звуковой волне и обратно пропорциональна площади тела, совершающего колебания, и времени воздействия

Уровень громкости звука — относительная величина. Она выражается в громкости звука фонах и численно равна уровню звукового давления (в децибелах — д. Б), создаваемого синусоидальным тоном частотой 1 к. Гц такой же громкости, как и измеряемый звук (равногромким данному звуку). За I 0 принимают интенсивность звука = 10 -12 Вт/м 2 – порог слышимости I = 10 Вт/м 2 порог болевого ощущения

Может быть создана объективная шкала уровней громкости. В ее основе лежит психофизический закон Вебера-Фехнера За единицу громкости звука принят бел (в честь А. Г. Белла, изобретателя телефона) На практике громкость измеряют в децибелах (д. Б): 1 д. Б = 0, 1 Б. k-зависит от частоты и интенсивности при f=1 к. Гц k=1 д. Б - уровень интенсивности звука Е= 1 д. Б раз Если измеряется эффективное звуковое давление За единицу громкости звука принят бел (в честь Δр =2*10 -5 Н/м 2 – звуковое сл А. Г. Белла, изобретателя телефона) На практике давление нижнего порога громкость измеряют в децибелах (д. Б): 1 д. Б = восприятия звука 0, 1 Б.

Для звукового восприятия имеет значение реверберация звука, т. е. постепенное ослабление его интенсивности вследствие поглощения при многократных отражениях от стен, потолков, предметов и т. д. Время реверберации – время за которое интенсивность звука в помещении уменьшается в 106 раз. пустой зал ≈ 4 с полный зал ≈ 1 с

Мы знаем, что энергия, переносимая волнами, прямо пропорциональна квадрату частоты и квадрату амплитуды: Следовательно, и интенсивность звука пропорциональна квадрату частоты и квадрату амплитуды колебаний в звуковой волне и обратно пропорциональна площади тела, совершающего колебания, и времени воздействия

Эффект Допплера Если источник звука и наблюдатель движутся друг относительно друга, частота звука, воспринимаемого наблюдателем, не совпадает с частотой источника звука (1842 г). Christian Andreas Doppler Приближение- высокочастотный звук Удаление- низкочастотный звук

Наличие вязкости и теплопроводности среды приводит к потере энергии звуковой волны, и эта энергия расходуется на нагревание среды. Волна давления, а также волны смещения и скорости по мере распространения затухают. Тот факт, что резкий звук выстрела или щелчка кнута, в спектре которого присутствует широкий набор частот, по мере распространения трансформируется в более мягкий, объясняется тем, что в спектре остаются преимущественно низкие частоты. Заметим, что поглощение звука в воде существенно меньше, чем в воздухе, а в твердых телах еще меньше, чем в воде. Очень низким поглощением звука отличаются такие кристаллы, как сапфир, топаз, берилл и другие.

Жидкое состояние Кристаллы характеризуются наличием дальнего порядка – упорядоченное расположение частиц по отношению к любой частице наблюдается в пределах значительного объема. Газы имеют полностью разупорядоченное (хаотическое ) расположение частиц. Жидкости обладают ближним порядком. По отношению к любой частице расположение ближайших к ней соседей является упорядоченным. Но по мере удаления от данной частицы, расположение по отношению к ней других частиц становится все менее упорядоченным.