1.10. Механические волны


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
Продольные Поперечные
Смещение частиц среды происходит вдоль направления распространения волны Частицы среды испытывают смещение в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Рисунок 1.10.1.
Продольные колебания в пружине.

Content on this page requires a newer version of Adobe Flash Player.

Get Adobe Flash player

Рисунок 1.10.2.
Поперечные колебания веревки.
Распространяются в любых средах – твердых, жидких и газообразных Не могут распространяться в жидкой и газообразной средах
Таблица 1.10.1.

Если T – период волны, а υ – скорость ее распространения, то длина волны
 λ = υ/T = λ/f. 
где  – частота волнового процесса.

Рисунок 1.10.3.
«Фотографии» бегущей волны в моменты времени t и t + Δt.

Упругие волны, вызывающие у человека слуховые ощущения, называются звуковыми волнами или просто звуком. Диапазон звуковых частот лежит в пределах от 20 Гц до 20 кГц. Волны с частотой ниже 20 Гц называются инфразвуком, с частотой выше 20 кГц – ультразвуком. Наличие какой-либо упругой среды для передачи звука обязательно.

Скорость звуковых волн
Звук в газах Звук в жидкостях Звук в твердых телах
В воздухе (при 20 °С) около 343 м/с В воде около 1500 м/с В стали около 6000 м/с (продольные), около 3300 м/с (поперечные)
Таблица 1.10.2.

Громкость звука зависит от потока энергии или интенсивности звуковой волны.

Звуковое давление зависит от амплитуды колебаний давления в звуковой волне. Порог слышимости соответствует значению давления порядка 10–10 атм ≈ 10–5 Па. Болевой порог соответствует значению давления порядка 10–4 атм ≈ 10 Па.

Высота звука (тона) определяется частотой колебаний. Диапазон низкого мужского голоса (баса) – приблизительно от 80 до 400 Гц. Диапазон высокого женского голоса (сопрано) – от 250 до 1050 Гц.





Использованы материалы сайта www.physics.ru