что такое плоская волна в физике
Плоская волна
Смотреть что такое «Плоская волна» в других словарях:
ПЛОСКАЯ ВОЛНА — волна, у к рой направление распространения одинаково во всех точках пространства. Простейший пример однородная монохроматич. незатухающая П. в.: и(z, t)=Aeiwt±ikz, (1) где А амплитуда, j= wt±kz фаза, w=2p/Т круговая частота, Т период колебаний, k … Физическая энциклопедия
плоская волна — Волна, фронт которой представляет собой плоскость, перпендикулярную к направлению распространения волны. [ГОСТ 24346 80] плоская волна 1. Волна с плоскими фронтами 2. Волна, в которой частицы с одной фазой лежат на плоских параллельных… … Справочник технического переводчика
плоская волна — Волны на поверхности океанов и морей, образующиеся из ветровых волн после полного прекращения воздействия на них ветра (обычно зыбь длиннее ветровых волн и более правильна). Syn.: зыбь … Словарь по географии
Плоская волна — 71. Плоская волна Волна, фронт которой представляет собой плоскость, перпендикулярную к направлению распространения волны Источник: ГОСТ 24346 80: Вибрация. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
плоская волна — plokščioji banga statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. plane wave vok. ebene Welle, f; flache Welle, f rus. плоская волна, f pranc. onde plane, f … Fizikos terminų žodynas
ортогонализированная плоская волна — ortogonalizuotoji plokščioji banga statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. orthogonalized plane wave vok. orthogonalisierte ebene Welle, f rus. ортогонализированная плоская волна, f pranc. onde plane orthogonalisée, f … Fizikos terminų žodynas
плоская радиоволна — плоская волна Поперечная радиоволна, поверхности равных фаз которой представляют собой параллельные плоскости, перпендикулярные к направлению распространения. [ГОСТ 24375 80] Тематики радиосвязь Обобщающие термины распространение радиоволн… … Справочник технического переводчика
Волна — У этого термина существуют и другие значения, см. Волна (значения). Волна изменение состояния среды или физического поля (возмущение), распространяющееся либо колеблющееся в пространстве и времени или в фазовом пространстве. Другими словами,… … Википедия
Плоская радиоволна — 46. Плоская радиоволна Плоская волна Источник: ГОСТ 24375 80: Радиосвязь. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
плоская световая волна — Световая волна, фронт которой представляет собой плоскость. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 79. Физическая оптика. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1970 г.] Тематики физическая оптика Обобщающие термины… … Справочник технического переводчика
ПЛОСКАЯ ВОЛНА
— волна, ук-рой направление распространения одинаково во всех точках пространства. = v ф= v) существуют стационарные (т. е. перемещающиеся как целое) бегущиеП. в., к-рые можно представить в общем виде
Полезное
Смотреть что такое «ПЛОСКАЯ ВОЛНА» в других словарях:
плоская волна — Волна, фронт которой представляет собой плоскость, перпендикулярную к направлению распространения волны. [ГОСТ 24346 80] плоская волна 1. Волна с плоскими фронтами 2. Волна, в которой частицы с одной фазой лежат на плоских параллельных… … Справочник технического переводчика
плоская волна — Волны на поверхности океанов и морей, образующиеся из ветровых волн после полного прекращения воздействия на них ветра (обычно зыбь длиннее ветровых волн и более правильна). Syn.: зыбь … Словарь по географии
Плоская волна — 71. Плоская волна Волна, фронт которой представляет собой плоскость, перпендикулярную к направлению распространения волны Источник: ГОСТ 24346 80: Вибрация. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
плоская волна — plokščioji banga statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. plane wave vok. ebene Welle, f; flache Welle, f rus. плоская волна, f pranc. onde plane, f … Fizikos terminų žodynas
Плоская волна — волна, в которой всем точкам, лежащим в любой плоскости, перпендикулярной к направлению её распространения, в каждый момент соответствуют одинаковые смещения и скорости частиц среды (для механических волн) или одинаковые напряжённости… … Большая советская энциклопедия
ортогонализированная плоская волна — ortogonalizuotoji plokščioji banga statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. orthogonalized plane wave vok. orthogonalisierte ebene Welle, f rus. ортогонализированная плоская волна, f pranc. onde plane orthogonalisée, f … Fizikos terminų žodynas
плоская радиоволна — плоская волна Поперечная радиоволна, поверхности равных фаз которой представляют собой параллельные плоскости, перпендикулярные к направлению распространения. [ГОСТ 24375 80] Тематики радиосвязь Обобщающие термины распространение радиоволн… … Справочник технического переводчика
Волна — У этого термина существуют и другие значения, см. Волна (значения). Волна изменение состояния среды или физического поля (возмущение), распространяющееся либо колеблющееся в пространстве и времени или в фазовом пространстве. Другими словами,… … Википедия
Плоская радиоволна — 46. Плоская радиоволна Плоская волна Источник: ГОСТ 24375 80: Радиосвязь. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
плоская световая волна — Световая волна, фронт которой представляет собой плоскость. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 79. Физическая оптика. Академия наук СССР. Комитет научно технической терминологии. 1970 г.] Тематики физическая оптика Обобщающие термины… … Справочник технического переводчика
Механические волны в сплошных средах. Звук.
теория по физике 🧲 колебания и волны
В опытах с резиновым шнуром и шариками, соединенными пружиной, мы наблюдали волны, которые распространялись только в одну сторону. В сплошных средах волны распространяются по всем направлениям. Сплошной средой можно считать любую жидкость, газ или твердой тело, которые сплошь заполняют некоторую область пространства.
В сплошной среде волны всегда являются затухающими. Это связано с тем, что при колебательном движении между частицами возникают силы трения. Поэтому полная механическая энергия колеблющихся частиц уменьшается. Вспомним, что полная механическая энергия колеблющегося тела равна:
где x m a x — амплитуда колебаний, а k — коэффициент упругости.
Поскольку часть энергии уходит на преодолении сил трения, со временем она уменьшается. Следовательно, уменьшается и амплитуда колебаний частиц. Исключение составляют плоские волны, амплитуда колебаний которых остается постоянной (или почти постоянной).
Плоские волны
Плоская волна — волна, образованная бесконечно большой плоской пластиной, колеблющейся перпендикулярно к ее нормали в сплошной среде.
Все частицы, лежащие в одной плоскости, параллельной пластине, колеблются в одной фазе. Поверхности равной фазы называются волновыми поверхностями. А линию, перпендикулярную такой поверхности, называют лучом. Под направлением распространения волн понимают направление лучей.
Волновые поверхности плоской волны представляют собой плоскости, параллельные колеблющейся пластине.
При распространении плоской волны размеры волновых поверхностей по мере удаления от пластины не меняются (или почти не меняются). Поэтому энергия волны не рассеивается в пространстве, и амплитуда колебаний уменьшается только за счет действия сил трения.
Сферические волны
Другой пример волны в среде — сферическая волна. Сферическая волна возникает, если в среду поместить пульсирующую сферу. В этом случае волновые поверхности представляют собой сферы. Лучи же направляются вдоль продолжений радиусов пульсирующей сферы (см. рисунок).
Амплитуда колебаний частиц в случае сферической волны обязательно убывает по мере удаления от источника. Энергия, излучаемая источником, в этом случае равномерно распределяется по поверхности сферы, радиус которой непрерывно увеличивается по мере распространения волны.
Площадь поверхности сферы пропорциональна квадрату радиуса:
Следовательно, энергия, переносимая волной, убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника:
Амплитуда же колебаний, квадрат которой пропорционален энергии, убывает обратно пропорционально первой степени расстояния от источника:
Пример №1. Найти расстояние между точками пространства 1 и 2, если известно, что в точке 1 энергия волны равна 10 Дж, а в точке 2— 6 Дж. Считать, что в среде нет трения.
Поскольку энергия волны убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника, примем, что разность энергий волны в точках 1 и 2 обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:
Поперечные и продольные волны в средах
Как вы знаете, волны могут быть поперечными и продольными. В поперечной волне смещения отдельных участков среды происходят в направлении, перпендикулярном распространению волны. При этом происходит упругая деформация, называемая деформацией сдвига. Отдельные слои вещества сдвигаются друг относительно друга. Объем тела не изменяется. При деформации сдвига в твердом теле возникают силы упругости, стремящиеся вернуть тело в исходное состояние. Именно эти силы и вызывают колебания среды.
Сдвиг слоев друг относительно друга в газах и жидкостях не приводит к появлению сил упругости. Поэтому в газах и жидкостях не могут существовать поперечные волны. Поперечные волны возникают только в твердых телах.
Исключение составляют поверхности жидкостей, в которых могут возникать поперечные волны за счет сил поверхностного натяжения. Но внутри жидкостей могут распространяться только продольные волны.
В продольной волне происходит деформация сжатия и растяжения. Силы упругости, связанные с этой деформацией, возникают как в твердых телах, так и в жидкостях и газах. Эти силы вызывают колебания отдельных участков среды, поэтому продольные волны могут распространяться во всех средах.
В твердых средах скорость продольных волн больше скорости поперечных волн. Зная скорости продольных и поперечных волн в земной коре, а также время запаздывания поперечной волны, можно определить расстояние до очага землетрясения.
Звуковые волны
Волны на поверхности воды или волны вдоль резинового шнура можно непосредственно видеть. В прозрачной среде — воздухе или жидкости — волны невидимы. Но при определенных условиях их можно слышать.
Зажмем в тиски металлическую линейку и отклоним ее верхнюю часть в сторону, затем отпустим. Линейка начнет совершать колебательные движения. Мы их увидим, но не услышим.
Теперь проделаем тот же самый опыт, но укоротим линейку. Теперь мы сможем не только видеть, но и слышать колебания.
Почему одни колебания можно услышать, а другие нет? Все дело в частоте колебаний. В опытах линейка совершала колебания разных частот. Известно, что период колебаний зависит от длины колеблющегося тела. Он пропорционален корню из этой длины:
Следовательно, когда длина линейки меньше, период колебаний тоже меньше. Также известно, что период представляет собой величину, обратную частоте:
Следовательно, если период колебаний меньше, то частоты выше. Ухо человека воспринимает колебания сплошных сред как звук, если их частота находится в диапазоне от 16 до 20 000 Гц.
Колебания частотой до 16 Гц называют инфразвуком, а колебания частотой более 20 000 Гц — ультразвуком. Ультразвук могут слышать многие животные. К примеру, кошки воспринимают звуки частотой от 45 до 64 000 Гц.
Чтобы дать ответ на вопрос, нужно найти частоту колебаний дерева:
Теперь сравним полученное значение с частотами, которые может слышать человек. Минимальная частота, воспринимаемая человеческим ухом, составляет 16 Гц. 1/2 меньше 16. Следовательно, звук колебаний ствола дерева человек не услышит.
Как возбуждаются звуковые волны
Как же получается, что мы можем слышать звук колеблющегося конца линейки? Дело в том, что когда линейка отклоняется, она толкает воздух впереди себя, создавая уплотнение. С обратной же стороны образуется разрешение. То есть, колеблющаяся линейка порождает продольную волну.
Так как воздух — сплошная среда, то волна распространяется во все стороны. Она состоит из чередующихся зон повышенной и пониженной плотности (см. рисунок ниже). Плотные участки воздуха давят на барабанную перепонку уха. Так волна становится слышимой.
Звук может распространяться в любой среде: жидкой, газообразной и твердой. Причем чем плотнее среда, тем быстрее распространяется звук. Так, быстрее всего звуковая волна распространяется в твердых телах, чуть медленнее — в жидкостях. Медленнее всего она распространяется в воздухе. В вакууме звук услышать нельзя. Звук представляет собой продольную волну в сплошной вещественной среде. В вакууме вещества нет (или почти нет).
Распространяясь, амплитуда звуковых волн уменьшается. Часть энергии волн также теряется при переходе из газообразной среды в твердую среду. Поэтому для защиты помещений от посторонних звуков люди применяют войлок, пробку, ворсистые ковры и другие пористые материалы.
Скорость звука
Чтобы вычислить скорость звука, нужно знать расстояние от источника звука до слушателя, а также разницу времени между тем, как звук был издан, и тем, как он был услышан. В таком случае скорость можно будет вычислить по формуле:
Так как звук — это волна, то скорость звука является скорость распространения волны, которая равна отношению длины волны к периоду колебаний:
Приведем в таблице приблизительные скорости звука в различных средах.
Пример №3. Определите скорость звука в воде, если колебания с периодом T = 0,005 с, порождают звуковую волну длиной λ = 7,175 м.
Эхо — отраженная от препятствия звуковая волна.
Звуковые волны, распространяющихся в неплотных средах (например, в воздухе), имеют способность отражаться от более плотных сред (твердых тел) в направлении к источнику звука. Эхо можно услышать в горах, в лесу, в большом пустом помещении, но его нельзя услышать в маленькой комнате. С чес же это связано?
Человеческое ухо воспринимает одинаковые звуки как два отдельных звука только в случае, если временной между ними составляет не менее 0,06 с. Если отраженная звуковая волна достигла уха раньше, чем за это время, мозг объединит эти звуки в один. Чем меньше расстояние от источника звука до препятствия, тем быстрее приходит эхо.
Пример №4. Это, вызванное ружейным выстрелом, дошло до стрелка через 4 с после выстрела. На каком расстоянии от наблюдателя находится преграда, от которой произошло отражение звука? Считать, что скорость звука в воздухе равна 330 м/с.
Звуковая волна прошла двойное расстояние от стрелка до препятствия: сначала от наблюдателя к этому препятствию, затем от препятствия к этому наблюдателю. Следовательно, найти его можно по следующей формуле:
Какова глубина вертикальной шахты, если звук выстрела, произведённого у входа в шахту на поверхности земли, вернулся к стрелку, отразившись от дна шахты, через 0,5с после выстрела? Скорость звука в воздухе считать равной 340 м/с.
Лекция №9. Механические волны
6.1. Распространение колебаний в упругой среде
В зависимости от направления колебаний частиц по отношению к направлению, в котором распространяется волна, различают продольные и поперечные волны.
6.2. Уравнение плоской волны
Предположим, что колебания носят гармонический характер, а ось 0х совпадает с направлением распространения волны. Тогда волновые поверхности будут перпендикулярны оси 0х и, поскольку все точки волновой поверхности колеблются одинаково, смещение S будет зависеть только от координаты х и времени t
где А − амплитуда волны; ϕ0 − начальная фаза волны (определяется выбором начал отсчета х и t ).
Тогда уравнение плоской волны будет иметь вид
6.3. Волновое уравнение
Уравнение плоской волны, распространяющейся в произвольном направлении, будет иметь вид 
где r − радиус-вектор, точки волны; r =k× n − волновой вектор ; n − единичный вектор нормали к волновой поверхности
Волновой вектор − это вектор, равный по модулю волновому числу k и имеющий направление нормали к волновой поверхности называется.
Установим вид волнового уравнения. Для этого найдем вторые частные производные по координатам и времени выражение (6.3.3)
Сложив производные по координатам, и с учетом производной по времени, получим
6.4. Скорость распространения волн в различных средах
где Е − модуль Юнга среды.
Теперь для цилиндрического объема запишем уравнение движения. Масса этого объема 
где ρ − плотность недеформированной среды.
Ввиду малости dx можно считать ускорение всех точек цилиндра одинаковым и равным
После разложения силы F2 в ряд, получим
Используя основное уравнение динамики поступательного движения (2.1.2) и, подставив значения массы, ускорения и силы, получим 
где Е − модуль Юнга.
Полученное уравнение определяет фазовую скорость продольных упругих волн.
Если проделать аналогичные преобразования для поперечных упругих волн, то фазовая скорость поперечных упругих волн будет иметь следующий вид 
Савельев И.В. Курс общей физики, том I
Загрузить всю книгу 
Титульный лист
Главная редакция физико-математической литературы
Механика, колебания и волны,
КУРС ОБЩЕЙ ФИЗИКИ, ТОМ I
Главная цель книги — познакомить студентов прежде всего с основными идеями и методами физики. Особое внимание обращено на разъяснение смысли физических законов и на сознательное применение их. Несмотря на сравнительно небольшой объем, книга представляет собой серьезное руководство, обеспечивающее подготовку, достаточную для успешного усвоения в дальнейшем теоретической физики и других физических дисциплин.
Предисловие к четвертому изданию
При подготовке к настоящему изданию книга была значительно переработана. Написаны заново (полностью или частично) параграфы 7, 17, 18, 22, 27, 33, 36, 37, 40, 43, 68, 88. Существенные добавления или изменения сделаны в параграфах 2, 11, 81, 89, 104, 113.
Ранее, при подготовке ко второму и третьему изданиям были написаны заново параграфы 14, 73, 75. Существенные изменения или добавления были внесены в параграфы 109, 114, 133, 143.
Таким образом, по сравнению с первым изданием облик первого тома заметно изменился. Эти изменения отражают методический опыт, накопленный автором последние десять лет преподавания обшей физики в Московском инженерно-физическом институте.
Ноябрь 1969 г. И. Савельев
Из предисловия к четвертому изданию
Предлагаемая вниманию читателей книга представляет собой первый том учебного пособия по курсу общей физики для втузов. Автор в течение ряда лет преподавал общую физику в Московском инженерно-физическом институте. Естественно поэтому, что пособие он писал имея в виду прежде всего студентов инженерно-физических специальностей втузов.
При написании книги автор стремился познакомить учащихся с основными идеями и методами физической науки, научить их физически мыслить. Поэтому книга не является по своему характеру энциклопедичной, содержание в основном посвящено тому, чтобы разъяснить смысл физических законов и научить сознательно применять их. Не осведомленности читателя по максимально широкому кругу вопросов, а глубоких знаний фундаментальным основам физической пауки — вот что стремился добиться автор.