mеханични трептения и вълни
TRANSCRIPT
![Page 1: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/1.jpg)
Механични трептения и вълни
презентация
![Page 2: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/2.jpg)
Хармонично трептене
Характеристика на трептенията:
Периодично движение - всяко движение, което се повтаря през равни интервали от време. Трептене - периодично движение, при което тяло многократно се отклонява от едно равновесно положение.
![Page 3: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/3.jpg)
Амплитуда на трептене А – максималното . отклонение на тялото от равновесното му положение
Период на трептене Т – - най малкият интервал от,време
в началото и в края на който положението и скоростта .на трептящото тяло са едни и същи Периодът се измерва в секунди.
Честота на трептенето – 1 s.броят на трептенията за :Връзката между периода и честотата Честотата се измерва в [ Hz ].
N
tТ
v = 1/T
![Page 4: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/4.jpg)
Закон на Хук
Закон на Хук е физичен закон от класическата механика, който се отнася за еластичността на струни или пружини и формулира съотношението между силата на еластичност и отклонението (деформацията) на тялото от равновесното му положение. Fе = k.x
• x е отклонението от равновесната позиция.• F е силата, наречена връщаща, която е винаги в посока на
равновесното положение на тялото и е отговорна за хармоничните трептения.
• k е константа, наречена коефициент на еластичност, SI единици: kg/s2.
![Page 5: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/5.jpg)
Графиката изразява зависимостта на отклонението (х) от времето (t).
![Page 6: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/6.jpg)
Връщаща сила
За да трепти едно тяло, трябва да му действа насочена към равновесното му положение връщаща сила.
![Page 7: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/7.jpg)
Трептене, при което графиката на отклонението от равновесното положение в зависимост от времето е синусоида, се нарича
хармонично трептене. Трептенето е хармонично само когато големината на връщащата сила е правопропорционална на големината на отклонението от равновесното положение.
Графика на положението на топчето на пружинно махало
върху оста Ох в зависимост от времето t. За начален е избран
моментът, в който топчето минава през т. О, движейки се
към т. Р.
![Page 8: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/8.jpg)
Прости трептящи системи
Има два подвида трептения: ♦ собствени ♦ свободни Видове трептящи системи: ● пружинно махало ● математическо махало
![Page 9: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/9.jpg)
Пружинно махало
Проста система между тела, на която действа еластична сила. Периодът и честотата на хармоничните трептения на пружинното махало зависят от масата на теглилката и коефициентът на еластичност.
![Page 10: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/10.jpg)
Механично махало
Система съставена от тънка не разтеглива нишка и тяло, чиито размери са много по-малки от дължината на нишката. Периодът и честотата на математично махало зависят от дължината на махалото и от земното ускорение.
![Page 11: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/11.jpg)
Връщаща сила при математическотомахало
Във всеки момент на махалото действат две сили – силата на
тежестта G и силата на опъване на нишката N. Може да се покаже, че:
– равнодействащата F на тези сили е допирателна към
траекторията и е насочена към равновесното положение на
махалото, т.е. тя играе роля на връщаща сила.
– когато амплитудата на люлеене е малка
( < 10°), големината на връщащата сила F с голямо приближение е
пропорционална на отклонението.
![Page 12: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/12.jpg)
.Енергия на хармоничното трептене Затихващи трептения
Затихващи трептения - трептения, чиято амплитуда намалява с времето.
![Page 13: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/13.jpg)
Незатихващи трептения
Незатихващи трептения - трептения, чиято амплитуда не се променя с времето.
.При всяко хармонично трептене
законът за запазване на механичната енергия гарантира,
че амплитудата на трептенето не се променя с времето.
![Page 14: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/14.jpg)
Собствени трептения
мg
Трептенията, дължащи се на вътрешни за една система сили, се наричат собствени, или свободни трептения. Честотите на собствените (свободните) трептения, се наричат собствени честоти.
Например в пружинно махало е необходимо да отместим топчето от равновесното му положение, увеличавайки потенциалната енергия, или да го ударим, придавайки му скорост и кинетична енергия.
![Page 15: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/15.jpg)
Принудени трептения
Трептения, извършвани под въздействие на периодично променяща се външна сила, се наричат принудени трептения.
Честотата на принудените трептения е равна на честотата на промените на силата, която ги предизвиква.
![Page 16: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/16.jpg)
Преобразувания на енергията при хармонично трептене
Механичната енергия Емех на
пружинното махало е сума от кинетичната енергия на топчето Ек и потенциалната енергия Еп на пружината. Пренебрегваме силите на триене и съпротивлението.
Емех = Ек + Еп
![Page 17: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/17.jpg)
Резонанс
Явление, при което амплитудата на принудените трептения става max, когато честотата на външната сила съвпадне с честотата на собствените трептения.
υ = υ0
![Page 18: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/18.jpg)
Видове резонанс
Механичен резонанс - пример за това е люлката.
Магнитен Резонанс - магнитен резонанс се получава при избирателното поглъщане от дадено вещество на електромагнитна вълна с точно определена честота.
![Page 19: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/19.jpg)
Приложения на резонанса
♦ Честотомери –уреди за измерване υ на променлив ток. ♦ За усилване на звука при музикалните инструменти. ♦ Безжично предаване на енергия.
![Page 20: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/20.jpg)
Вредното действие на резонанса
♦ Разрушаване на тела, конструкции.♦ Опасни последици за човека(при υ=5-7Hz).
![Page 21: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/21.jpg)
Механични вълни
Същност на механичните вълни - вълни, които се нуждаят от среда,в която да се разпространяват. Предаването на трептенията от частица на частица в една еластична среда се нарича вълново движение или механична вълна.
![Page 22: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/22.jpg)
Видове вълни
Бягащи вълни - вълни, които се отдалечават от източника си.
Напречни вълни – ако частиците на средата трептят направление, перпендикулярно на посоката нарезпространиение,вълната се нарича напречна.
Надлъжни вълни – вълната е надлъжна,когато частицитетрептят в направление в коетосе разпространява вълната.
Хармонични вълни - когато източникът на вълни извършвахармонично трептене, създадената от него вълна е хармонична.
![Page 23: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/23.jpg)
Интерференция и отражение навълните
Интерференция на вълните - явление, при което в резултат на наслагването на две (или повече) вълни, се получава увеличение на амплитудата на резултантната вълна в едни области и намаление - в други.
-гребен + гребен = интерференчен максимум-гребен + дол = интерференчен минимум
![Page 24: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/24.jpg)
Отражение на механичните вълни – да разклатим единия край на опънат шнур, на който другия край е закрепен неподвижно за стена и когато импулсът достигне стената, шнурът действа на стената със сила, насочена нагоре.
Стоящи вълни - падащата и отразената вълна се наслагват (интерферират). Гребените и доловете пристигат едновременно и взаимно се усилват. Тези точки трептят с максимално амплитуда и се наричат върхове на стоящата вълна. Двете вълни взаимно се гасят и тези точки остават неподвижни – наричат се възли на стоящата вълна.
![Page 25: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/25.jpg)
Примери
![Page 26: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/26.jpg)
Видове механични вълни
![Page 27: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/27.jpg)
♦ Водни вълни - вълните се представят графично с вълнови фронтове.
♦ Звукови вълни - звуковите вълни, които се разпространяват във въздуха имат голямо значение за живота на хората.
♦ Сферични вълни и плоски вълни – те са сферични вълни, защото вълновите им фронтове са концентрични сфери.
♦ Сеизмични вълни - разместването на земните пластове при земетресение води до трептения в твърдите скали на земната кора. Тези трептения се наричат сеизмични вълни.
![Page 28: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/28.jpg)
Звук
![Page 29: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/29.jpg)
Графично представяне на звуковитевълни
![Page 30: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/30.jpg)
Интензитет и височина на звука
Нивото на интензитета определя субективната оценка за сила (или гръмкост) на звука. Измерва се с единица децибел (dB). Стойността на интензитета, под която ухото не възприема звука, определя т.нар. праг на чуване. При по -големи стойности за всяка честота съществува граница, над която се появява усещане за болка – праг на болката. Областта между двете криви
се нарича област на чуване.
![Page 31: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/31.jpg)
Ултразвук и инфразвук
Източници и приемници на ултразвук – механичните вълни с честота двадест килохерца (20 kHz) се наричат ултразвук. Някои животни, например делфините и прилепите, са развили специални органи, които са източници на ултразвукови вълни.
*** Ултразвукова локация - принципа на действие на ултразвуковия локатор (сонар) се основава на отражението на ултразвуковите вълни.
Инфразвук - инфразвукът е звук с честота, твърде малка, за да се улавя от човешкото ухо по-малка от 20 Hz. Инфразвукът се характеризира със способност да се разпространява на големи разстояния и да заобикаля препятствия с малко разсейване.
![Page 32: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/32.jpg)
Примери
![Page 33: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/33.jpg)
. Ефект на Доплер Ударни Вълни
, Изменението на честотата на вълните породено от
, движението на източника или на приемника е открито от (австрийския физик Кристиян Йохан Доплер 1803 – 1853)
и . се нарича ефект на Доплер
Когато източникът и приемникът се приближават един към друг за 1s до приемника достигат повече гребени на
, вълната отколкото е излъчил източникът за същото. време Следователно в този случай честотата на
- регистрираната от приемника вълна е по голяма от .честотата на излъчената вълна и обратно
![Page 34: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/34.jpg)
Примери
![Page 35: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/35.jpg)
![Page 36: Mеханични трептения и вълни](https://reader038.vdocuments.net/reader038/viewer/2022102614/558bba28d8b42ab07c8b4659/html5/thumbnails/36.jpg)
Изготвил презентацията: А. Вилфан
Източници:Учебник по физика