Конспект по физике для 9 класса «Волновые явления». ВЫ УЗНАЕТЕ: Как колебания распространяются в среде. Что такое волны. Что такое упругие волны. Что такое продольные и поперечные волны.
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
Волновые явления
Колебательные движения тело совершает, находясь в некоторой среде — в воздухе, воде и т. д. Теперь рассмотрим, что же происходит в этом случае, т. е. перейдём от рассмотрения колебательных движений к изучению распространения колебаний в различных средах.
РАСПРОСТРАНЕНИЕ КОЛЕБАНИИ В ВОДЕ
Если бросить в воду камень, от него пойдут круги. Подобные процессы распространения возмущения представляют собой волну. Волны на поверхности воды всем хорошо знакомы. На поверхности моря, озера или реки часто можно наблюдать рябь, а если дует сильный ветер, то возникают волны.
Рассмотрим эти явления подробнее. На поверхность воды в сосуде поместим лёгкий поплавок. Заставив его совершать колебания, мы увидим, что от него по воде идут круги — волны. Таким образом, колебания поплавка передаются сначала частицам среды и далее от одних частиц среды к другим. Это обусловлено тем, что соседние частицы среды взаимодействуют между собой.
РАСПРОСТРАНЕНИЕ КОЛЕБАНИИ В ПРУЖИНЕ
Подобное волновое движение можно наблюдать в длинной пружине, расположенной горизонтально.
Если один конец пружины закрепить, а другой слегка сжимать и отпускать, то по пружине будет распространяться волна. При сжатии пружины возникает сила упругости, которая заставляет витки пружины разжиматься. В этом месте пружины возникает разрежение. При ритмичном воздействии витки, подобно маятнику, колеблются возле положений равновесия, то сближаясь, то удаляясь друг от друга. Эти колебания постепенно передаются от витка к витку вдоль всей пружины. Можно наблюдать, как по пружине распространяются сгущения и разрежения витков.
ВОЛНЫ
Колебания, распространяющиеся в пространстве с течением времени, называют волнами. В обоих рассмотренных примерах причиной, вызвавшей возникновение волны, стали колебания. Мы будем рассматривать только бегущие волны, основное свойство которых заключается в том, что они, распространяясь в пространстве, переносят энергию без переноса вещества.
В сосуд с водой, в котором находится поплавок, поместим ещё один поплавок. После того как первый поплавок начнёт совершать колебания, начнёт колебаться и второй поплавок за счёт энергии, полученной от волны. При этом сам поплавок будет оставаться на месте. Значит, частицы воды не переносятся волной, т. е. не происходит переноса вещества.
УПРУГИЕ ВОЛНЫ
Наряду с волнами на поверхности жидкости в механике изучают так называемые упругие волны — возмущения, распространяющиеся в различных средах в результате действия в них сил упругости. Например, упругими являются бегущие волны, распространяющиеся по пружине или вдоль резинового шнура, один из концов которого прикреплён к стене.
ПРОДОЛЬНЫЕ И ПОПЕРЕЧНЫЕ ВОЛНЫ
Все волны делятся на два вида — продольные и поперечные. Продольными волнами называются волны, в которых колебания происходят вдоль направления распространения волны.
Волны, в которых колебания происходят перпендикулярно направлению их распространения, называются поперечными волнами.
Характерной особенностью механических волн является то, что они распространяются в материальных средах (твёрдых, жидких или газообразных). Распространение продольных и поперечных волн можно описать с помощью модели, в которой частицы среды представлены в виде совокупности шариков и пружинок.
В продольных волнах шарики испытывают смещения вдоль цепочки, а пружинки растягиваются или сжимаются. Такую деформацию называют деформацией растяжения или сжатия. В жидкостях или газах такая деформация сопровождается уплотнением или разрежением. Продольные механические волны могут распространяться в любых средах — твёрдых, жидких и газообразных.
Если один или несколько шариков сместить в направлении, перпендикулярном цепочке, то возникнет деформация сдвига. В результате вдоль цепочки побежит поперечная волна. В жидкостях и газах упругая деформация сдвига не возникает. Смежные слои жидкости или газа могут свободно скользить друг относительно друга без проявления упругих сил. Следовательно, поперечные волны не могут существовать в жидкой или газообразной среде.
Вы смотрели Конспект по физике для 9 класса «Волновые явления».
Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).