Законы сохранения в механике статика и гидродинамика механические колебания и волны основы термодинамики

Тема 26.
РАСПРОСТРАНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЛН 
В СРЕДАХ. ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УЛЬТРА-И 
ИНФРАЗВУКОВ В БЫТУ И ТЕХНИКЕ
Нам известно, что колебательное движение тела передается в среде, где 
находится это тело. Если колебания происходят в воздухе, то движение 
передается частицам воздуха. Колебательные движения частиц воздуха 
распространяются во всех направлениях. Это происходит и в жидкостях, и 
в твердых телах. В вакууме механические волны не распространяются.
Процесс распространения колебаний в среде по времени называется 
волной.
Механические волны бывают двух видов: продольные и поперечные 
волны. Если направление колебаний частиц в среде, где распространяется 
волна, находятся на одной оси с направлением распространения волн, 
такая волна называется 
продольной волной
.
B 
C

u

u
Рис. 5.8.
При распространении продольных волн среда подвергается деформации 
сжатия и расширения (рис 5.8). Такие деформации в жидкостях и 
газах происходят путем уплотнения или разреживания частиц среды. 
Продольные волны могут распространяться во всех средах: в твердых, 
жидких и газообразных.

---

91
В качестве примера продольных волн можно привести волну на 
эластичном стержне или звук, распространяющийся по воздуху.
Если направление колебаний частиц в среде, где распространяется 
волна, будет перпендикулярным к направлению распространения волн, 
такая волна называется 
поперечной волной.
u

u
Рис. 5.9.
При распространении поперечных волн один слой среды смещается 
относительно второго и в среде появляются холмы и ямы (рис. 5.9). 
В отличие от твердых тел, жидкости и газы не обладают свойствами 
эластичности относительно смещений слоев, поэтому поперечные волны 
могут распространяться только в твердых телах. 
Подробно рассмотрим процесс передачи колебаний от точки к точке 
поперечной волны. На рисунке 5.10 приводится состояние поперечной 
волны в каждую ¼ 
Т
времени.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
10 11 12 13 14 15 16 17 18
1
1
1
2
2
2
3
3
3
4
4
5
5
6
6
7
8
9
x
x
x
x
Рис. 5.10.

---

92
Состояние частиц в какой-либо момент времени на рисунке 5.10 дается 
в виде пронумерованных шариков. Благодаря близкому расположению 
шариков относительно друг друга среди них происходит взаимодействие. 
Если первый шарик привести в колебательное движение, т.е если 
его заставить двигаться вверх и вниз, остальные шарики тоже будут 
повторять его движения. Однако их движение будет немного запаздывать 
относительно предыдущих шариков (смещено по фазе).
Например, четвертый шарик будет позади относительно первого 
шарика на ¼ колебания. Движение седьмого шарика отстает от первого 
шарика на ½ колебания, десятый шарик на ¾ колебания. Тринадцатый 
шарик будет отставать от первого шарика на одно целое колебание, т.е. 
будет колебаться с ним в одной фазе.