Волны в упругих средах.
Если колеблющаяся частица находится в среде, все молекулы которой связаны, то вслед за этой частицей начинают колебаться молекулы среды. Это имеет место во всех упругих средах – твердых телах, жидкостях и газах, за исключением разряженных газов.
Процесс распространения колебаний в пространстве называется волной.
Примерами волновых процессов могут служить волны на поверхности волны, звуковые, сейсмические волны, электромагнитные волны и т.д.
Следует отметить:
1. частицы среды не переносятся волной, а лишь совершают колебания около положения равновесия,
2. при распространении волны происходит перенос энергии без переноса вещества.
В дальнейшем мы будем рассматривать только стационарные волны, пренебрегая их затуханием, т.е. предполагая, что в течение длительного времени энергия волны уменьшается незначительно.
Если колебание частиц происходит в направлении распространения волны (ось x), то волна называется продольной.
Если колебания частиц происходят в направлении, перпендикулярном к направлению распространения волны, то волна называется поперечной.
Является ли волна продольной или поперечной, зависит от упругих свойств среды. Поперечные волны связаны с деформацией сдвига упругой среды, продольные – с деформацией растяжения или сжатия.
Если при сдвиге одного слоя среды относительно другого в среде возникают упругие силы, то в этой среде могут распространяться поперечные волны. Если эти силы недостаточны, то в среде могут распространяться только продольные волны. Так, в твердых телах могут распространяться и продольные и поперечные волны, в жидкостях и газах – только продольные.
В общем случае ориентация колебаний относительно направления распространения волны может быть различной и беспорядочно меняться с течением времени. Если ориентация колебаний относительно направления распространения волны не меняется с течением времени, то говорят, что волна определенным образом поляризована.
Колебания в среде распространяются с некоторой скоростью 
. Приведем без вывода выражения для скорости распространения продольной волны:
(46)
и поперечной волны:
(47)
где E – модуль Юнга, G– модуль сдвига, r - плотность среды.
Дата добавления: 2014-12-09; просмотров: 1798;