Фізика підготовка до ЗНО комплексне видання

КОЛИВАННЯ І ХВИЛІ. ОПТИКА

4. МЕХАНІЧНІ ХВИЛІ. ЗВУК

4.1. ПОЗДОВЖНІ І ПОПЕРЕЧНІ ХВИЛІ. ПРОМІНЬ. ДОВЖИНА ХВИЛІ. ФРОНТ ХВИЛІ

Механічні хвилі — це процес поширення коливань у пружних середовищах.

Промінь — напрям поширення коливань.

При поширенні пружних хвиль частинки середовища не переміщуються разом із хвилею, а лише здійснюють коливання навколо своїх положень рівноваги.

Якщо коливання частинок відбувається перпендикулярно до променя, хвиля називається поперечною (рис. 17).

Рис. 17

Поперечні хвилі виникають у середовищах, які проявляють пружність при змінюванні форми — у твердих тілах і на поверхні рідин.

Якщо частинки коливаються вздовж променя, хвиля називається поздовжньою (рис. 18).

Рис. 18

Поздовжні хвилі виникають у середовищах, які проявляють пружність при зміні об’єму, тобто в усіх середовищах.

Поздовжні хвилі складаються із ряду згущень і розріджень.

Довжина хвилі (λ) — це відстань, на яку поширюється хвиля протягом одного періоду коливань:

Точки середовища, які розташовані одна від одної на відстані, що дорівнює довжині хвилі λ, коливаються в однакових фазах.

Швидкість поширення поздовжніх хвиль у твердих тілах:

де Е — модуль Юнга, ρ — густина середовища.

В ізотропному середовищі від точки, яка коливається, коливання поширюються у всіх напрямах зі сталою швидкістю.

Фронт хвилі — геометричне місце точок, до яких на даний момент часу дійшли коливання.

Фронт хвилі від точкового вібратора в однорідному середовищі — сфера (рис, 19, а). Плоска хвиля — хвиля, фронтом якої є площина (промені паралельні) (рис. 19, б).

Рис. 19