Главная » Все файлы » Просмотр файлов из архивов » Файлы формата DJVU » Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика

Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика, страница 19

DJVU-файл Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика, страница 19 Физика (2686): Книга - 4 семестрГ.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика: Физика - DJVU, страница 19 (2686) - СтудИз2019-05-09СтудИзба

Описание файла

DJVU-файл из архива "Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физика" из 4 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .

Просмотр DJVU-файла онлайн

Распознанный текст из DJVU-файла, 19 - страница

Здесь изображены последовательно различные стадии этого процесса, начиная с «положення равновесия», через каждые «эеэааомпиеэввввввв 1(9) з р1« — " в»осоквввввввввв г)(з)04(9) 9 712 — 17 -т 1 Т~~8 9~ЯОЩ®рзХфф ®1!710ф ~~~7 Оз Рис. 69. Кинематика поперечной волны четверть периода, Каждый из ряда занумерованных кружков совершает г а р м о н и ч е с к о е колебание около своего «положения равновесия» с одинаковой амплитудой и частотой. Колебание каждого следующего кружка отстает от колебания предшествующего на !1(2 периода (т.

е. на ЗО' по фазе), Таким образом, кружок 4 отстает от 1 на 90', 7 — на )80', 1Π— на 270', а 18 отстаег на полных 360', т. е. колеблется так же, как и 1. Далее все повторяется: кружок 14, когда до него доходит волна, колеблется так же, как и 2, 15 — как 3, и т. д. Мы видим, как волна, по которой располагаются кружки, перемещается вправо. При этом за один период колебания волна передвигается на расстояние, равное расстоянию между кружками, колеблющимися с разностью фаз, равной ЗЮ'е т.

е. колеблющимися одинаково (очевидно, сдвиг фаз на И число градусов, кратное 360', равносилен отсутствию сдвига фаз). Расстояние, на которое распространяются колебания за один период, называется длиной волны. Следовательно, длина волны — виго расстояние между бглилгсайишлш точками синусоидальной (или, что то же самое, гармонической) волны, колеблюи(илшся в одинаковой фазе.

Д.чину волны обозначают обычно греческой буквой Е (лямбда). Юы имеем, таким образом, двонкоео рода периодичность в волне. С одной стороны, каждая частица среды совершает периодическое колебание во врелгени; с другой стороны, в каждый момент времени все частицы располагаются на линии, форма которой периодически повторяется в пространстве. Длина волны )г играет по отношению к ф о рме волны в пространстве тужероль, какую период Т играет по отношению к к о л е б а н и ю в о времени.

Если мы захотим узнать скорость распрос т р а н е н и я в о л и ы о, т. е. расстояние, проходимое ею в единицу времени, то, очевидно, надо разделить длину волны е. (проходимую за период Т) на период Т' Л '! Зная две из входящих в эту формулу величин, можно вычислить третью. Мы указали в самом начале и теперь подчеркиваем еще раз: распространение волны означает запаздывающую передачу колебательного движения от одной точки среды к другой. Никакого переноса вместе с волной самого вещества тела, в котором волна распространяется, не происходит. (г,аждая точка шнура (как и каждый кружок на рис.

69) колеблется перпендикулярно к направлению распространения волны, т. е. поп е р е к направления распространения. Поэтому и волна такого вида называется поперечной. В результате чего получается передача колебательного движения от одной точки среды к другой и почему она происходит с запаздыванием? Чтобы ответить на этот вопрос, надо разобраться в д и н а м и к е в о л н ы.

Смещение нижнего конца шнура в сторону вызывает д е фа р м а ц и ю шнура в этом месте. Появляются силы упругости, стремящиеся уничтожить деформацию, т. е. появляются силы натяжения, которые тянут вслед за участком шнура, смещенным рукой, непосредственно прилегающий к нему участок. Смещение этого второго участка вызывает деформацию и натяжение следующего, и т, д. (Конечно, в действительности никаких о тд е л ь н ы х участков шнура нет и процесс идет н е п р ер ы в н о.) Участки шнура обладают массой, и поэтому вследствие инерции набирают или теряют скорость под действием упругих сил не мгновенно, Когда мы довели конец шнура до наибольшего отклонения вправо и начали вести его влево, смежный участок еще будет продолжать двигаться вправо и лишь с некоторым запозданием остановится и тоже пойдет влево.

Таким образом, запаздощаюиитй переход колеоанин от одной топки шнура к другойобуелоелен налипает у,натериала итура упругости и люссы. Ю Ю Рнс. 70. Модель для демонстрапнн поверенных волн Для иллюстрации действия обоих указанных свойств можно воспользоваться следующей простой моделью. Две рейки ЛВ и С0 (рис. 70) подвижно соединены поперечными планками ЛС и В0.

К рейкам подвешены шары, причем каждый шар висит на двух нитях, верхние концы которых прикреплены соответственно к ЛВ и к С0. Если параллелограмм ЛВОС слон<ить тдк, чтобы рейки ЛВ и С0 прилегалн друг к другу (как это показано на рис. 70), то шары смогут качаться лишь в плоскостях, перпендикулярных к рейкам. Если же сделать ЛВОС прямоугольником, то шары смогут качаться лишь в направлении, параллельном рейкам ЛВ и С0. (Этот второй случай показан на рис.

74 и понадобится нам в следующем параграфе.) Шары соединены между собой не слишком жесткими пружинами. В этой модели упругого тела — цепочке чередующихся шаров и пружин — оба интересующие нас свойства разде- 4 Элементарный унейннк фнанкн. т, П! 97 лены: масса сосредоточена в основном в шарах, а упругость — в пружинах. Взявшись за крайний шар и качая его из стороны в сторону, можно легко наблюдать, как посредством деформации пружин колебание передается от шара к шару и как колебание каждого шара отстает от колебания предыдущего. В результате возникает поперечная волна, бегущая вдоль по цепочке (рпс.

7!). Рис. 7!. Полерсзпая волна Чем жестче пружины и чем легче шары, тем меньше отстает колебание каждого шара от колебания его предшественника, а значит, тем длиннее при одном п том же периоде получится волна. Но увеличение? при неизменном Т означает увеличение скорости распространения волны. Наша модель подсказывает нам, такиъг образом, слету|ощую закономерность, которая действительно выполняется для упругих тел: скорость распространения уггругих волн тем больше, чем болыие жесткость тели и чем меньше ееа платность. й 37.

Продольные волны в столбе воздуха. Мы познакомимся теперь с другим видом волн, причем опять возьмем тело удлиненной формы, а именно столб воздуха, заключенный в трубе. Вдоль трубы может двигаться поршень. Заставим этот поршень совершать гармоническое колебание. Что будет происходить в столбе воздуха? Предыдущий параграф позволяет сразу же дать ответ. Ведь и здесь каждый участок тела (слой воздуха) обладает массой, а всякое сжатие воздуха создает избыток давления, т.

е. налицо у и р у г о с т ь воздуха. Следовательно, в столбе воздуха образуется упругая волна, которая будет бежать от поршня (рис. 72). Однако теперь колебательное движение в волне происходит иначе, чем раньше: частицы воздуха колеблются в том же направлении, что и поршень, т. е. вдоль наггравления распространения волны, Такие волны называются прадальныяи. Кинематику продольной волны поясняет рис.

73, где, как и на рис. 69, изображен ряд занумерованных кружков; кружки гармонически колеблются около своих положений равновесия. По-прежнему амплитуда и частота колебаний у всех кружков одинаковы, а фаза колебания каждого кружка отстает от фазы предыдущего на 30'. Отличие от рис. 69 состоит в том, что кружки колеблются не поперек ряда, а вдоль него. Кроме того, на рис. 73 показана уже установившаяся волна. В результате этих продольных Рьс. 72. Волна в трубе 0-117©54 б б 7 В 9 1 В1 Т/4 1 а с 7/2 1 2 4 5 8789 и'47' © Яуч~7ий)1 Зт/4 1 3 4 б 14 Г 1 2 5 4 б 7 1 дг/4 1 7 5 4 5 б 7 В 9 м 4 Ди7на балны Я Рнс, 73. Кинематика продольной волны колебаний, запаздываюших от кружка к кружку, получается бегущая направо волна, состоящая из ч е р е д у юшихся уплотнений и разрежений.

б Рис. 74. Модель дли демонстрацнн продольных волн Динамику продольной волны легко наблюдать на модели, описанной в предыдущем параграфе. Превратив рамку АВтлС в прямоугольник (рис. 74), мы даем шарам возможность качаться лишь продольно, аэ 99 в сплошнои среде, протяженной во всех направлениях. Поперечные волны в такой среде — это волны сдвиги, в которых слои, перпендикулярные к направлению распространения волны, смещаются при дасчвяяив яаднвдвсня а) своих колебаниях параллельно друг другу, т. е, без разрежений и уплотнений (рис. 75, б).

Продольные волны — это волны вжалеия (положительного и отрицательного *), в которых деформапия слоев среды состоит в изменении их плотности, так что волна представляет собой че- Лсяеретяоя долин 6) редующиеся уплотнения и разрежения (рис. 75, в). Разумеется, и для продольных волн остается в волной силе определение длины волны )., которое мы дали в предыдущем параграфе.

Лоедеяьяня даяна 6) Если там можно было скарнс. 75. деформации среды н по- зать, что длина волны равна перечной и продольной нолнак расстоянию между двумя соседними горбами синусоиды (или впадинами), то адесь она равна расстоянию между серединами двух соседних уплотнений (или разрежений). Скорость распространения продольной волны связана с длиной волны и периодом колебаний той же формулой, что и для поперечной волны. Это, конечно, не значит, что скорость распространения в среде обоих видов волн в теле одинакова. Наоборот, во всякой среде скорость волн сжатия больше, чем волн сдвига (и, следовательно, при одном ') Сжатие может быть и положительным (уплотнение) и отрипательиым (разрежение).

т. е. параллельно рейкам ЛВ и С0. Качая крайний шар вперед и назад, мы ясно увидим, как образуются и распространяются в дол ь по цепочке чередующиеся уплотнения и разрежения. Подобно тому, как это происходит в нашей модели, продольные и поперечные волны могут распространяться и и том >ке периоде длина продольной волны больше чем поперечной). ! оворя «во всякой среде», надо сделать одну оговорку: во всякой твердой среде. Дело в том, что упругие поперечные волны могут распространяться только в твердых пылах, в та время как продольные волны могут распространять.

ся и в пгвердых телах, и в жидкостях, и в газах. Таким образом, сравнивать скорость распространения обоих видоВ волн можно толшсо в твердых телах, в жидкостях же и газах возможны лишь продольные волны. Чем это объясняется? Как сказано, в поперечной волне происходит сдвиг слое В друг относительно друга. Но упругие силы прн сдвиге возникают только в твердых телах. В жидкостях и газах смежные слои свободно скользят друг по другу, без появления противодействующих упрутих сил, а раз нет упругих сил, то и образование упругих волн невозмохсно. В продольной волне участки гела испытывают сжатия и растяжения, т.

е. меняют свой о б ъ е м. Упругие силы при изменении объема возникают как в твердйх телах, так и в жидкостях и газах. Поэтому продольшяе волны возможны в телах, находящихся в любом из этих трех состояний. ф 38. Волны на поверхности жидкости. Мы уже упоминали о волнах, образование которых обусловлено не силой упругости, а с и л о й т я ж е с т и. Именно поэтому нас не должно удивлять, что волны, распространя1ощиеся по поверхности ж и д к о с т и, не являются п р о д о л ьными.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5142
Авторов
на СтудИзбе
442
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее