Каковы основные особенности волнового движения? Каковы основные особенности волнового движения?

Вы уже знаете, что процесс распространения механических колебаний в среде называют механической волной.

Закрепим один конец шнура, слегка натянем его и сместим свободный конец шнура вверх, а затем вниз (приведем его в колебания) . Мы увидим, что по шнуру «побежит» волна (рис. 84). Части шнура обладают инертностью, поэтому они будут смещаться относительно положения равновесия не одновременно, а с некоторым запаздыванием. Постепенно в колебание придут все участки шнура. По нему распространится колебание, иными словами, будет наблюдаться волна.
Анализируя распространение колебаний по шнуру, можно заметить, что волна «бежит» в горизонтальном направлении, а колебания частицы совершают в вертикальном направлении.
Волны, направление распространения которых перпендикулярно направлению колебаний частиц среды, называют поперечными.
Поперечные волны представляют собой чередование горбов и впадин.
Кроме поперечных волн, могут существовать и продольные.
Волны, направление распространения которых совпадает с направлением колебаний частиц среды, называют продольными.
Закрепим один конец длинной пружины, подвешенной на нитях, и ударим по другому ее концу. Увидим, как возникшее на конце пружины сгущение витков «побежит» по ней (рис. 85). Происходит перемещение сгущений и разрежений.
2. Анализируя процесс образования поперечных и продольных волн можно сделать следующие выводы:
— механические волны образуются благодаря инертности частиц среды и взаимодействию между ними, проявляющемуся в существовании сил упругости;
— каждаячастицасреды совершает вынужденные колебания, такие же, что и первая частица, приведенная в колебания; частота колебаний всех частиц одинакова и равна частоте источника колебаний;
— колебаниекаждойчастицы происходит с запаздыванием, которое обусловлено ее инертностью; это запаздывание тем больше, чем дальше находится частица от источника колебаний.
Важным свойством волнового движения является то, что вместе с волной не переносится вещество. В этом легко убедиться. Если набросать на поверхность воды кусочки пробки и создать волновое движение, то можно увидеть, что волны «побегут» по поверхности воды. Кусочки же пробки будут подниматься вверх на гребне волны и опускаться вниз на впадине.
3. Рассмотрим, в какой среде распространяются продольные и поперечные волны.
Распространение продольных волн связано с изменением объема тела. Они могут распространяться как в твердых, так в жидких и газообразных телах, поскольку во всех этих телах при изменении их объема возникают силы упругости.
Распространение поперечных волн связан, главным образом с изменением формы тела. В газах и жидкостях при изменении их формы силы упругости не возникают, поэтому поперечные волны в них распространяться не могут. Поперечные волны распространяются только в твердых телах.
Примером волнового движения в твердом теле является распространение колебаний во время землетрясений. От центра землетрясения распространяются как продольные, так и поперечные волны. Сейсмическая станция принимает сначала продольные волны, а затем поперечные, так как скорость последних меньше. Если известны скорости поперечной и продольной волн и измерен промежуток времени между их приходом, то можно определить расстояние от центра землетрясения до станции.
4. Вы уже знакомы с понятием длины волны. Вспомним его.
Длиной волны называют расстояние, на которое волна распространяется за время, равное периоду колебаний.
Можно также сказать, что длина волны — это расстояние между двумя ближайшими горбами или впадинами поперечной волны (рис. 86, а) или расстояние между двумя ближайшими сгущениями или разрежениями продольной волны (рис. 86, б) .
Длина волны обозначается буквой l и измеряется в метрах (м) .
5. Зная длину волны, можно определить ее скорость.
За скорость волны принимают скорость перемещения гребня или впадины в поперечной волне, сгущения или разрежения в продольной волне.