Поняття механічних хвиль. Поперечні і поздовжні хвилі

Резонанс

Затухаючі (згасаючі) коливання. Вимушені коливання

Графік гармонічного коливання являє собою синусоїду (а) або косинусоїду (б). Однак у будь-якій коливальній системі, внаслідок немину­чості сил тертя і опору, власні коливання "затухають" з часом.

У природі і в техніці поширені коливан­ня систем в умовах дії на них зовнішніх» сил, що змінюються з часом. Такі коли­вання — вимушені.

(Вимушені коливання здійснюють дерева і фрагменти будівель під на­тиском вітру; підлога машинного залу на заводі; міст під ногами людей; мембрана мікрофона).

Вимушені коливання можуть стати незатухаючими, якщо зовнішня сила буде поповнювати втрату енергії в системі в результаті дії сил тертя і опору.

Нехай зовнішня сила діє на систему не імпульсно, а постійно, але числове значення її змінюється з часом за гармонічним законом.

(Так, якби у парку відпочинку для забезпечення гойдалці тривалих коливань її б не підштовхували час від часу, а "супроводжували" в її русі, плавно змінюючи силу м'язової дії.)

Якщо виникає збіг частоти зміни змушуючої сили (О (частота коливань) з власною частотою коливань системи й)0, амплітуда вимушених коливань різко зростає. У цьому суть резонансу (від латинського "resonans"— давати відзвук).

З руйнівною дією резонансу люди знайо­мі давно. Починаючи з першої половини минулого століття, відбувались руйнуван­ня мостів у різних країнах внаслідок марширування солдатів. У 1906 р. кінні гре­надери зруйнували підвісний міст через Фонтанку в Петербурзі. При кожній ка­тастрофі гинули десятки, а іноді і сотні людей.

Для послаблення шкідливої дії резонансу в техніці використовують га­сителі коливань (демпфери), гумові і повстяні прокладки.

Хвиля — це процес поширення коливань.

Механічні хвилі — це поширення деформацій пружних середовищ.

Крім характеристик хвильового процесу, аналогічних характеристикам коливань (період, частота, фаза, амплітуда), є спе­цифічна характеристика — довжина хвилі Я ("лямбда"). Це — відстань, яку проходить хвиля за час, що дорівнює од­ному періоду.

Або інакше: — це відстань між найближчими точками середовища, які коливаються в однакових фазах.

Швидкість хвилі .

Хвиля поперечна, якщо напрями, в якому коливання відбуваються і в якому вони поширюються, взаємно перпендикулярні (а).

Хвиля поздовжня, якщо ці напрями взаємно паралельні (б).

Поперечні хвилі бувають тільки в твердих тілах, а поздовжні (хвилі стиснення — розрідження) — в усіх пружних середовищах.

На поверхні рідин можуть утворюватись хвилі, що нагадують поперечні (наприклад, кругові хвилі від кинутого каменя), але вони зумовлені не силою пружності, а силою тяжіння.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 136; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!