Величина есть максимальное значение избыточное давление (амплитуда избыточного давления). Величина – амплитуда, а () – фаза стоячей волны. Можно сказать, что частицы в стоячей волне имеют одну фазу колебаний. Амплитуда колебаний частиц в стоячей волне зависит от их координат (расстояний до источника колебаний), но не зависит от времени. Знак модуля поставлен в формуле для амплитуды стоячей волны, потому что амплитуда – величина положительная. Упругая волна называется синусоидальной или гармонической, если соответствующие ей колебания частиц среды являются гармоническими.
Имейте в виду, что в физике уравнение волны можно выразить несколькими способами, поэтому его также можно выразить с помощью косинуса. Однако наиболее используемой формулой является функция, описанная в этой статье. Некоторые волны требуют для транспортировки материальной среды, тогда как другие способны переноситься в вакууме.
- Которое справедливо для любой бегущей электромагнитной волны независимо от формы ее волновых поверхностей.
- В указанной ситуации волна может отразиться от преграды с сохранением своих параметров.
- Водяные волны обрамлены связью между планетой, Луной и, следовательно, Солнцем.
- Громкость звука определяется прежде всего амплитудой звуковой волны (звуковым давлением), однако зависит и от частоты звуковой волны.
Временна́я и пространственная периодичности
Дифракция наблюдается, когда размеры препятствия сравнимы с длиной волны. Чем меньше длина волны, тем меньший эффект дифракции. Также различают плоские, сферические и цилиндрические волны. Электромагнитными волнами называются возмущения электромагнитного поля (т.е. переменное электромагнитное поле), распространяющиеся в пространстве.
В анизотропной среде, а также при дифракции волн, лучи могут искривляться. При прохождении волны по среде ее точки вовлекаются в колебательный процесс последовательно друг за другом. Где Е – модуль Юнга, – плотность невозмущенной среды (твердого тела до момента распространения по нему волны). Где – модуль сдвига среды, -ее плотность в невозбужденном состоянии (т.е. когда в этой среде не распространяется упругая волна). Тела, которые воздействуют на среду, вызывая колебания, называются источниками волн.
2.6. Волновое уравнение
Как звук от звучащего камертона доходит до слушателя? Каким образом быстропеременный ток в антенне радиопередатчика вызывает появление тока в волны эллиота антенне приемника? Как свет от далеких звезд достигает нашего глаза?
уравнение волны
Из этого следует, что волны в физике – это взаимодействия материальных частиц, которые могут быть описаны и представлены наглядно. Звук — механическая волна, потому все свойства волнового движения касаются и звука. РешениеПо формуле определяем скорость распространения волны на воде.
Стоя на берегу озера или пруда, вы могли наблюдать, как кольцами разбегаются волны от места, куда был брошен камень, как волны раскачивают лодку или катер. Ветер нарушает равновесие морской поверхности, кажется, что море надвигается на берег, но это не так. Не перемещаются по полю колосья, когда «волнуется» нива, они только наклоняются и опять выпрямляются. Вслед за кораблем или лодкой всегда возникает типичная картина волн.
На таких расстояниях понятие групповой скорости уже теряет физический смысл. Первым признаком приближения потока является быстрый уход воды из прибрежного пространства, сопровождаемый ужасающими волнами. На самом деле, как только это произошло на побережье, вместо людей, стремящихся к статусу, они начали собираться на берегу, чтобы проверить чудо. Во время бури бризы развиваются с исключительно высокой скоростью и образуют огромные волны. Сейсмические толчки, извержение вулкана или затопленные лавины перемещают большое количество океанской воды.
Классические солитоны при движении сдвигают среду в направлении своего движения на конечное расстояние (несколько радиусов Дебая для ионно-звукового солитона). В случае солитонов дистанция переноса (смещения) очень медленно уменьшается с уменьшением амплитуды солитона (пропорционально корню квадратному из амплитуды волны). Следовательно, перенос вещества следует учитывать для солитонов любой амплитуды. Возможны другие варианты, где происходит волновой перенос именно материи, а не только энергии. Такие волны способны распространяться сквозь абсолютную пустоту. Групповая скорость характеризует скорость движения сгустка энергии, переносимой волновым пакетом, и потому в большинстве случаев не превышает скорость света.
Пространства имён
- Меняется лишь рельеф водной поверхности в определенных точках, положение которых зависит от частоты и амплитуды инициированных колебаний.
- Решетка от бриза заставляет поверхностную воду двигаться волнами, которые в конечном итоге образуют полные волны.
- Такие ранние системы наставлений можно найти по всему Тихому океану, но не в Индийском море.
Вернемся к разделению волн по форме фронта волны и к понятию луча, как направления распространения колебательного процесса. Учтем, что в изотропной среде лучи перпендикулярны фронту и имеют вид прямых линий. Тогда уравнение бегущей волны, полученное выше, есть уравнение плоской бегущей волны, т.е. Так, для волн в твердом теле такой величиной является смещение от положения равновесия любой точки тела в произвольный момент времени.
Для ответа на него вспомним о том, что помимо известных агрегатных состояний вещества в физике имеется еще одна форма существования материи, называемая «полем». Основные свойства, характеризующие волны в физике, представлены таким известными явлениями как преломление, отражение, дифракция и интерференция. Первые два эффекта возникают в ситуациях, когда на «пути» колебательного процесса встречается среда с несхожими физическими свойствами. В указанной ситуации волна может отразиться от преграды с сохранением своих параметров. Но это происходит лишь в случаях, когда характеристики другого вещества (его плотность, в частности) не позволяют ей передавать энергию далее.
Поперечные волны – упругие волны, при распространении которых частицы среды совершают колебания в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны. Во всех случаях ненулевой дисперсии волновой пакет со временем расплывается. Ещё одной особенностью волнового пакета является то, что он, как и волны, его образующие, обладает принципом суперпозиции при прохождении через другие волновые пакеты, а также в однородной среде движется прямолинейно. Эту зависимость называют нормальной дисперсией. Она проявляется при прохождении света через стёкла и другие прозрачные среды.
2.5. Уравнение бегущей волны
При достаточно больших амплитудах волн начинают проявляться различные нелинейные эффекты (см. статьи Нелинейная оптика, Нелинейная акустика). Подобная нелинейная трансформация акустической волны приводит к образованию ударной волны, а первоначально синусоидальный профиль на некотором расстоянии становится пилообразным (рис. 5). Если – давление и плотность невозмущенной среды (среды, по которой не проходит волна), а – давление и плотность среды при распространении в ней волнового процесса, то величина называется избыточным давлением.
Бегущие волны, как правило, способны удаляться на значительные расстояния от места своего возникновения (по этой причине волны иногда называют «колебанием, оторвавшимся от излучателя»источник не указан 5159 дней).
Соответственно объемная плотность энергии этой волны Стоячая электромагнитная волна состоит из двух стоячих волн – магнитной и электрической, колебания которых сдвинуты по фазе на . Все сказанное о стоячих волнах в упругих средах относится и к электромагнитным волнам. В этом случае, однако, волна характеризуется не одним вектором, а двумя взаимно перпендикулярными векторами Е и Н.
Звук, распространяясь в жидкости или газе, создает области сжатия и разряжение среды, в которых давление соответственно повышается или понижается по сравнению с давлением невозмущенной среды. На практике мы всегда имеем дело с группой волн, так как синусоидальных волн, бесконечных в пространстве и во времени, не существует. Любая ограниченная во времени и пространстве синусоидальная волна есть волновой пакет (его называют цуг волны). Групповая скорость такого пакета совпадает с фазовой скоростью бесконечных синусоидальных волн, результатом сложения которых он является. Принцип суперпозиции (наложения) волн установлен на опыте.
