Tópico: Propagação de oscilações em um meio. Ondas. Show
À lição.
 dentro) ___________
Além das ondas elásticas, existem outros tipos de ondas, por exemplo, ondas na superfície de um líquido,
ondas de até seis metros de altura. O mar recuou e avançou várias vezes durante a segunda
Equipamento: um béquer de um calorímetro, uma pipeta ou bureta, um tubo de vidro, um fósforo. Página 1 O processo de propagação de vibrações em um meio elástico é chamado de som. O processo de propagação de oscilações no espaço é chamado de onda. A fronteira que separa as partículas oscilantes das partículas que ainda não começaram a oscilar é chamada de frente de água. A propagação de uma onda em um meio é caracterizada por uma velocidade chamada velocidade de uma onda ultrassônica. A distância entre as partículas mais próximas que vibram da mesma maneira (na mesma fase) é chamada de comprimento de onda. O número de ondas que passam por um determinado ponto em 1 segundo é chamado de frequência do ultrassom. O processo de propagação de oscilações em um meio elástico é chamado de movimento ondulatório, ou onda elástica. O processo de propagação de oscilações no espaço ao longo do tempo é chamado de onda. As ondas que se propagam devido às propriedades elásticas do meio são chamadas de elásticas. As ondas elásticas são transversais e longitudinais. O processo de propagação de vibração em um meio elástico é chamado de onda. Se a direção da oscilação coincide com a direção da propagação da onda, essa onda é chamada longitudinal, por exemplo, uma onda sonora no ar. Se a direção de oscilação é perpendicular à direção de propagação da onda, essa onda é chamada de transversal. O processo de propagação das oscilações no espaço é chamado de processo ondulatório. O processo de propagação de oscilações no espaço é chamado de onda. O processo de propagação de vibração em um meio elástico é chamado de onda. Se a direção da oscilação coincide com a direção da propagação da onda, essa onda é chamada longitudinal, por exemplo, uma onda sonora no ar. Se a direção de oscilação é perpendicular à direção de propagação da onda, essa onda é chamada de transversal. O processo de propagação de oscilações de partículas em um meio elástico é chamado de processo ondulatório ou simplesmente onda. Os processos de propagação de flutuações de partículas líquidas ou gasosas em um tubo são complicados pela influência de suas paredes. Reflexões oblíquas ao longo das paredes do tubo criam condições para a formação de oscilações radiais. Tendo definido a tarefa de estudar as vibrações axiais de partículas de líquido ou gás em tubos estreitos, devemos levar em consideração várias condições sob as quais as vibrações radiais podem ser desprezadas. Uma onda é o processo de propagação de oscilações em um meio. Cada partícula do meio oscila em torno da posição de equilíbrio. Uma onda é o processo de propagação de vibrações. O processo de propagação de oscilações em um meio elástico por nós considerado é um exemplo de movimentos ondulatórios, ou, como costumam dizer, ondas. Assim, por exemplo, verifica-se que as ondas eletromagnéticas (ver § 3.1) podem se propagar não apenas na matéria, mas também no vácuo. As chamadas ondas gravitacionais (ondas de gravidade) têm a mesma propriedade, com a qual são transmitidas perturbações dos campos gravitacionais dos corpos, devido a uma mudança nas massas desses corpos ou em suas posições no espaço. Portanto, na física, as ondas são quaisquer perturbações do estado da matéria ou do campo se propagando no espaço. Assim, por exemplo, ondas sonoras em gases ou líquidos são flutuações de pressão que se propagam nesses meios, e ondas eletromagnéticas são flutuações nas forças E e H do campo eletromagnético que se propaga no espaço. Ondas Os principais tipos de ondas são elásticas (por exemplo, ondas sonoras e sísmicas), ondas na superfície de um líquido e ondas eletromagnéticas (incluindo ondas de luz e rádio). Uma característica das ondas é que, durante sua propagação, a energia é transferida sem a transferência de matéria. Considere primeiro a propagação de ondas em um meio elástico. Propagação de ondas em um meio elástico Um corpo oscilante colocado em um meio elástico arrastará e colocará em movimento oscilatório as partículas do meio adjacente a ele. Este último, por sua vez, afetará as partículas vizinhas. É claro que as partículas arrastadas ficarão atrasadas em relação às partículas que as arrastam em fase, uma vez que a transferência de vibrações de ponto a ponto é sempre realizada a uma velocidade finita. Assim, um corpo oscilante colocado em um meio elástico é uma fonte de vibrações que se propagam a partir dele em todas as direções. O processo de propagação de oscilações em um meio é chamado de onda. Ou uma onda elástica é o processo de propagação de uma perturbação em um meio elástico. As ondas acontecem transversal(as oscilações ocorrem em um plano perpendicular à direção de propagação da onda). Estes incluem ondas eletromagnéticas. As ondas acontecem longitudinal quando a direção de oscilação coincide com a direção de propagação da onda. Por exemplo, a propagação do som no ar. A compressão e rarefação das partículas do meio ocorrem na direção de propagação da onda. As ondas podem ter uma forma diferente, podem ser regulares e irregulares. De particular importância na teoria das ondas é uma onda harmônica, ou seja, uma onda infinita em que a mudança no estado do meio ocorre de acordo com a lei do seno ou cosseno. Considerar ondas harmônicas elásticas. Vários parâmetros são usados para descrever o processo de onda. Vamos escrever as definições de alguns deles. A perturbação que ocorreu em algum ponto do meio em algum momento se propaga no meio elástico a uma certa velocidade. Espalhando-se a partir da fonte de vibrações, o processo ondulatório cobre cada vez mais novas partes do espaço. O lugar geométrico dos pontos para os quais as oscilações atingem um determinado ponto no tempo é chamado de frente de onda ou frente de onda. A frente de onda separa a parte do espaço já envolvida no processo de onda da área em que as oscilações ainda não surgiram. O lugar geométrico dos pontos que oscilam na mesma fase é chamado de superfície de onda. Pode haver muitas superfícies de onda, e há apenas uma frente de onda a qualquer momento. As superfícies das ondas podem ser de qualquer forma. Nos casos mais simples, eles têm a forma de um plano ou esfera. Assim, a onda neste caso é chamada apartamento ou esférico. Em uma onda plana, as superfícies da onda são um conjunto de planos paralelos entre si; em uma onda esférica, são um conjunto de esferas concêntricas. onde é a velocidade de propagação da onda. velocidade do grupo Uma onda estritamente monocromática é uma sequência interminável de "corcovas" e "calhas" no tempo e no espaço. A velocidade de fase desta onda, ou Com a ajuda de tal onda é impossível transmitir um sinal, porque. em qualquer ponto da onda, todas as "corcovas" são iguais. O sinal deve ser diferente. Seja um sinal (rótulo) na onda. Mas então a onda não será mais harmônica e não será descrita pela equação (1). O sinal (impulso) pode ser representado de acordo com o teorema de Fourier como uma superposição de ondas harmônicas com frequências contidas em um determinado intervalo Dw. Uma superposição de ondas que diferem pouco umas das outras em frequência
chamado pacote de ondas ou grupo de ondas. A expressão para um grupo de ondas pode ser escrita como segue. Ícone W enfatiza que essas quantidades dependem da frequência. Este pacote de ondas pode ser uma soma de ondas com frequências ligeiramente diferentes. Onde as fases das ondas coincidem, há um aumento na amplitude, e onde as fases são opostas, há um amortecimento da amplitude (resultado da interferência). Tal imagem é mostrada na figura. Para que a superposição de ondas seja considerada como um grupo de ondas, a seguinte condição deve ser satisfeita Dw<< w 0 . Em um meio não dispersivo, todas as ondas planas que formam um pacote de ondas se propagam com a mesma velocidade de fase. v. A dispersão é a dependência da velocidade de fase de uma onda senoidal em um meio na frequência. Consideraremos o fenômeno da dispersão mais adiante na seção de Óptica de Ondas. Na ausência de dispersão, a velocidade da viagem do pacote de onda coincide com a velocidade de fase v. Em um meio dispersivo, cada onda se dispersa em sua própria velocidade. Portanto, o pacote de onda se espalha ao longo do tempo, sua largura aumenta. A velocidade na qual o centro do pacote de ondas (o ponto com o valor de amplitude máxima) se move é chamada de velocidade de grupo. Em um meio dispersivo v¹ U. Junto com o movimento do próprio pacote de ondas, há um movimento de "corcundas" dentro do próprio pacote. "Humps" se movem no espaço em uma velocidade v, e o pacote como um todo com a velocidade você. Vamos considerar com mais detalhes o movimento de um pacote de ondas usando o exemplo de uma superposição de duas ondas com a mesma amplitude e frequências diferentes W(diferentes comprimentos de onda eu). Vamos escrever as equações de duas ondas. Tomemos por simplicidade as fases iniciais j0 = 0. Aqui Deixar Dw<< w , respectivamente sd<< k . Adicionamos as flutuações e realizamos transformações usando a fórmula trigonométrica para a soma dos cossenos: No primeiro cosseno, desprezamos Dwt e Dkx, que são muito menores do que outras quantidades. Aprendemos que cos(–a) = cosa. Vamos escrevê-lo finalmente. O fator entre colchetes muda com o tempo e coordena muito mais lentamente do que o segundo fator. Portanto, a expressão (4) pode ser considerada como uma equação de onda plana com uma amplitude descrita pelo primeiro fator. Graficamente, a onda descrita pela expressão (4) é mostrada na figura acima. A amplitude resultante é obtida pela adição de ondas, portanto, máximos e mínimos da amplitude serão observados. A amplitude máxima será determinada pela seguinte condição. m = 0, 1, 2… xmaxé a coordenada da amplitude máxima. O cosseno leva o módulo de valor máximo através p. Cada um desses máximos pode ser considerado como o centro do grupo de ondas correspondente. Resolvendo (5) em relação a xmax pegue. Como a velocidade de fase Esta expressão é válida para o centro de um grupo de um número arbitrário de ondas. Deve-se notar que, quando todos os termos da expansão são levados em conta com precisão (para um número arbitrário de ondas), a expressão para a amplitude é obtida de tal forma que se segue que o pacote de ondas se espalha ao longo do tempo. Portanto, a expressão para a velocidade de grupo pode ser escrita como segue. é uma expressão implícita, pois v, e k depende do comprimento de onda eu. Substitua em (7) e obtenha. Esta é a chamada fórmula de Rayleigh. J. W. Rayleigh (1842 - 1919) Físico inglês, ganhador do Prêmio Nobel em 1904, pela descoberta do argônio. Segue-se desta fórmula que, dependendo do sinal da derivada, a velocidade de grupo pode ser maior ou menor que a velocidade de fase. Na ausência de dispersão A intensidade máxima cai no centro do grupo de ondas. Portanto, a taxa de transferência de energia é igual à velocidade de grupo. O conceito de velocidade de grupo é aplicável apenas sob a condição de que a absorção da onda no meio seja pequena. Com uma significativa atenuação das ondas, o conceito de velocidade de grupo perde seu significado. Este caso é observado na região de dispersão anômala. Vamos considerar isso na seção Wave Optics. vibrações das cordas Em uma corda que é esticada em ambas as extremidades, quando as vibrações transversais são excitadas, as ondas estacionárias são estabelecidas e os nós são localizados nos locais onde a corda é fixada. Portanto, apenas essas vibrações são excitadas em uma corda com intensidade perceptível, metade do comprimento de onda da qual se ajusta um número inteiro de vezes ao longo do comprimento da corda. Ou (n = 1, 2, 3, …), eu- comprimento da corda. Os comprimentos de onda correspondem às seguintes frequências. (n = 1, 2, 3, …). A velocidade de fase da onda é determinada pela tensão da corda e a massa por unidade de comprimento, ou seja, a densidade linear da corda. Vibrações harmônicas com tais frequências são chamadas de vibrações naturais ou normais. Também são chamados harmônicos. Em geral, a vibração de uma corda é uma superposição de diferentes harmônicos. As vibrações das cordas são notáveis no sentido de que, de acordo com os conceitos clássicos, são obtidos para elas valores discretos de uma das grandezas que caracterizam as vibrações (frequência). Para a física clássica, tal discrição é uma exceção. Para processos quânticos, a discrição é a regra e não a exceção. Energia das ondas elásticas Deixe em algum ponto do meio na direção x uma onda plana se propaga. Destacamos um volume elementar no meio ΔV de modo que dentro deste volume a velocidade de deslocamento das partículas do meio e a deformação do meio sejam constantes. Volume ΔV tem energia cinética. (ρ ΔVé a massa deste volume). Este volume também tem energia potencial. Vamos lembrar de entender. Deslocamento relativo, α - coeficiente de proporcionalidade. Módulo de Young E = 1/α. Voltagem normal T=F/S. Daqui. No nosso caso, temos Vamos lembrar também. Então Para a energia total que obtemos. Divisão por volume elementar ΔV e obter a densidade de energia volumétrica da onda. Obtemos de (1) e . Substituímos (6) em (5) e levamos em conta que De (7) segue-se que a densidade de energia do volume em cada momento do tempo em diferentes pontos no espaço é diferente. Em um ponto no espaço, W 0 muda de acordo com a lei do seno quadrado. E o valor médio desta quantidade da função periódica A expressão (8) é muito semelhante à expressão para a energia total de um corpo oscilante A quantidade de energia transportada por uma onda através de uma certa superfície por unidade de tempo é chamada de fluxo de energia. Se através de uma determinada superfície no tempo dt energia é transferida dW, então o fluxo de energia F será igual. - Medido em watts. Para caracterizar o fluxo de energia em diferentes pontos no espaço, é introduzida uma grandeza vetorial, que é chamada de densidade de fluxo de energia . É numericamente igual ao fluxo de energia através de uma unidade de área localizada em um determinado ponto no espaço perpendicular à direção de transferência de energia. A direção do vetor densidade do fluxo de energia coincide com a direção da transferência de energia. Essa característica da energia transportada por uma onda foi introduzida pelo físico russo N.A. Umov (1846-1915) em 1874. Considere o fluxo de energia das ondas. energia das ondas W0é a densidade volumétrica de energia. Então nós pegamos. Como a onda se propaga em uma determinada direção, ela pode ser escrita. isto vetor de densidade de fluxo de energia ou o fluxo de energia através de uma unidade de área perpendicular à direção de propagação da onda por unidade de tempo. Esse vetor é chamado de vetor Umov. ~ pecado 2 ωt. Então o valor médio do vetor Umov será igual a. Intensidade da onda – valor médio no tempo da densidade do fluxo de energia transportado pela onda. Obviamente. Respectivamente. Som O som é a vibração de um meio elástico percebido pelo ouvido humano. O estudo do som é chamado acústica. A percepção fisiológica do som: alto, baixo, alto, baixo, agradável, desagradável - é um reflexo de suas características físicas. Uma oscilação harmônica de uma certa frequência é percebida como um tom musical. A frequência do som corresponde ao tom. O ouvido percebe a faixa de frequência de 16 Hz a 20.000 Hz. Em frequências inferiores a 16 Hz - infra-som, e em frequências acima de 20 kHz - ultra-som. Várias vibrações sonoras simultâneas são consonância. Agradável é a consonância, desagradável é a dissonância. Um grande número de oscilações que soam simultaneamente com diferentes frequências é ruído. Como já sabemos, a intensidade do som é entendida como o valor médio do tempo da densidade do fluxo de energia que uma onda sonora carrega consigo. Para causar uma sensação sonora, uma onda deve ter uma certa intensidade mínima, que é chamada de limiar auditivo(curva 1 na figura). O limiar de audição é um pouco diferente para pessoas diferentes e é altamente dependente da frequência do som. O ouvido humano é mais sensível às frequências de 1 kHz a 4 kHz. Nesta área, o limiar auditivo é em média 10 -12 W/m 2 . Em outras frequências, o limiar auditivo é mais alto. Em intensidades da ordem de 1 ÷ 10 W/m2, a onda deixa de ser percebida como som, causando apenas uma sensação de dor e pressão no ouvido. O valor de intensidade em que isso acontece é chamado o limiar de dor(curva 2 na figura). O limiar da dor, como o limiar da audição, depende da frequência. Assim, encontra-se quase 13 encomendas. Portanto, o ouvido humano não é sensível a pequenas mudanças na intensidade do som. Para sentir a mudança de volume, a intensidade da onda sonora deve mudar em pelo menos 10 ÷ 20%. Portanto, não a potência sonora em si é escolhida como característica de intensidade, mas o próximo valor, que é chamado de nível de potência sonora (ou nível de volume) e é medido em bels. Em homenagem ao engenheiro elétrico americano A.G. Bell (1847-1922), um dos inventores do telefone. I 0 \u003d 10 -12 W/m 2 - nível zero (limiar de audição). Aqueles. 1B = 10 eu 0. Eles também usam uma unidade 10 vezes menor - o decibel (dB). Usando esta fórmula, a diminuição da intensidade (atenuação) de uma onda em um determinado caminho pode ser expressa em decibéis. Por exemplo, uma atenuação de 20 dB significa que a intensidade da onda é reduzida por um fator de 100. Toda a gama de intensidades em que a onda causa uma sensação sonora no ouvido humano (de 10 -12 a 10 W / m 2) corresponde a valores de intensidade de 0 a 130 dB. A energia que as ondas sonoras carregam é extremamente pequena. Por exemplo, para aquecer um copo de água da temperatura ambiente até a ebulição com uma onda sonora com um nível de volume de 70 dB (neste caso, cerca de 2 10 -7 W serão absorvidos por segundo pela água), levará cerca de dez mil anos. As ondas ultrassônicas podem ser recebidas na forma de feixes direcionados, semelhantes aos feixes de luz. Os feixes ultrassônicos direcionados encontraram ampla aplicação em sonar. A ideia foi apresentada pelo físico francês P. Langevin (1872 - 1946) durante a Primeira Guerra Mundial (em 1916). A propósito, o método de localização ultrassônica permite que o morcego navegue bem ao voar no escuro. equação de onda No campo dos processos ondulatórios, existem equações chamadas aceno, que descrevem todas as ondas possíveis, independentemente de sua forma específica. Em termos de significado, a equação de onda é semelhante à equação básica da dinâmica, que descreve todos os movimentos possíveis de um ponto material. A equação de qualquer onda particular é uma solução para a equação da onda. Vamos obtê-lo. Para fazer isso, diferenciamos duas vezes em relação a t e em todas as coordenadas a equação da onda plana A partir daqui temos. Vamos adicionar as equações (2). Vamos substituir x em (3) da equação (*). Nós receberemos. Aprendemos que Esta é a equação da onda. Nesta equação, a velocidade de fase, Qualquer função que satisfaça a equação (4) descreve uma certa onda, e a raiz quadrada do inverso do coeficiente na segunda derivada do deslocamento do tempo dá a velocidade de fase da onda. É fácil verificar que a equação de onda é satisfeita pelas equações de ondas planas e esféricas, bem como por qualquer equação da forma Para uma onda plana se propagando na direção , a equação de onda tem a forma: Esta é uma equação de onda de segunda ordem unidimensional em derivadas parciais, válida para meios isotrópicos homogêneos com amortecimento desprezível. Ondas eletromagnéticas Considerando as equações de Maxwell, escrevemos uma importante conclusão de que um campo elétrico alternado gera um campo magnético, que também acaba sendo variável. Por sua vez, o campo magnético alternado gera um campo elétrico alternado e assim por diante. O campo eletromagnético é capaz de existir de forma independente - sem cargas elétricas e correntes. A mudança no estado deste campo tem um caráter de onda. Campos deste tipo são chamados ondas eletromagnéticas. A existência de ondas eletromagnéticas decorre das equações de Maxwell. Considere um meio neutro () não condutor () homogêneo, por exemplo, para simplificar, vácuo. Para este ambiente, você pode escrever: , Se qualquer outro meio neutro não condutor homogêneo for considerado, então é necessário adicionar e às equações escritas acima. Vamos escrever as equações diferenciais de Maxwell na forma geral. Para o meio em consideração, essas equações têm a forma: Escrevemos essas equações da seguinte forma: Qualquer processo de onda deve ser descrito por uma equação de onda que conecta as segundas derivadas em relação ao tempo e às coordenadas. Das equações escritas acima, por transformações simples, podemos obter o seguinte par de equações: Essas relações são equações de onda idênticas para os campos e . Lembre-se que na equação de onda ( Então as equações de onda para os campos e podem ser escritas como Essas equações indicam que os campos eletromagnéticos podem existir na forma de ondas eletromagnéticas cuja velocidade de fase no vácuo é igual à velocidade da luz. A análise matemática das equações de Maxwell nos permite tirar uma conclusão sobre a estrutura de uma onda eletromagnética que se propaga em um meio neutro não condutor homogêneo na ausência de correntes e cargas livres. Em particular, podemos tirar uma conclusão sobre a estrutura vetorial da onda. A onda eletromagnética é onda estritamente transversal no sentido de que os vetores que a caracterizam e perpendicular ao vetor velocidade da onda, ou seja na direção de sua propagação. Os vetores , e , na ordem em que são escritos, formam triplo de vetores ortogonal destro. Na natureza, existem apenas ondas eletromagnéticas destras e não há ondas canhotas. Esta é uma das manifestações das leis de criação mútua de campos magnéticos e elétricos alternados. Um meio é chamado elástico se houver forças de interação entre suas partículas que impeçam qualquer deformação desse meio. Quando um corpo oscila em um meio elástico, ele age sobre as partículas do meio adjacentes ao corpo e faz com que elas realizem oscilações forçadas. O meio próximo ao corpo oscilante é deformado e forças elásticas surgem nele. Essas forças atuam sobre partículas do meio que estão cada vez mais distantes do corpo, tirando-as de sua posição de equilíbrio. Gradualmente, todas as partículas do meio estão envolvidas em movimento oscilatório. Os corpos que causam ondas elásticas se propagando no meio são fontes de ondas(diapasões oscilantes, cordas de instrumentos musicais). ondas elásticas chamadas perturbações mecânicas (deformações) produzidas por fontes que se propagam em um meio elástico. As ondas elásticas não podem se propagar no vácuo. Ao descrever o processo ondulatório, o meio é considerado contínuo e contínuo, e suas partículas são elementos de volume infinitesimal (suficientemente pequeno em relação ao comprimento de onda), nos quais há um grande número de moléculas. Quando uma onda se propaga em um meio contínuo, as partículas do meio que participam das oscilações apresentam certas fases de oscilação a cada momento. O lugar geométrico dos pontos do meio, oscilando nas mesmas fases, forma superfície da onda. A superfície da onda que separa as partículas oscilantes do meio das partículas que ainda não começaram a oscilar é chamada de frente de onda. Dependendo da forma da frente de onda, as ondas são planas, esféricas, etc. Uma linha traçada perpendicularmente à frente de onda na direção de propagação da onda é chamada de feixe. O feixe indica a direção de propagação da onda.;;; NO onda plana superfícies de onda são planos perpendiculares à direção de propagação da onda (Fig. 15.1). As ondas planas podem ser obtidas na superfície da água em um banho plano por meio de vibrações de uma haste plana. Em uma onda esférica, as superfícies da onda são esferas concêntricas. Uma onda esférica pode ser criada por uma bola pulsando em um meio elástico homogêneo. Tal onda se propaga com a mesma velocidade em todas as direções. Os raios são os raios das esferas (Fig. 15.2). OK-9 Propagação de vibrações em meio elástico movimento ondulatório- ondas mecânicas, ou seja, ondas que se propagam apenas na matéria (mar, som, ondas em uma corda, ondas de terremoto). As fontes das ondas são vibrações do vibrador. Vibrador- corpo oscilante. Cria vibrações em um meio elástico. aceno chamadas oscilações que se propagam no espaço ao longo do tempo. superfície da onda- lugar geométrico dos pontos do meio oscilando nas mesmas fases eu A razão para o aparecimento de ondas em um meio elástico Se o vibrador oscila em um meio elástico, então ele age sobre as partículas do meio, forçando-as a realizar oscilações forçadas. Devido às forças de interação entre as partículas do meio, as vibrações são transmitidas de uma partícula para outra. T ondas transversais Ondas em que as oscilações das partículas do meio ocorrem em um plano perpendicular à direção de propagação da onda. Ocorrem em sólidos e na superfície da lareira. P As oscilações ocorrem ao longo da propagação da onda. Podem ocorrer em gases, líquidos e sólidos. ondas de superfície NO ondas planas Ondas cujas superfícies de onda são planos perpendiculares à direção de propagação da onda. A PARTIR DE Ondas cujas superfícies de onda são esferas. As esferas das superfícies das ondas são concêntricas. Características do movimento das ondas Comprimento de onda A menor distância entre duas raças que oscilam na mesma fase é chamada de comprimento de onda. Depende apenas do meio em que a onda se propaga, em frequências iguais do vibrador. Frequência Frequência ν movimento de onda depende apenas da frequência do vibrador. Velocidade de propagação da onda Velocidade v= λν . Porque Em um gás ideal Em sólidos, ondas transversais
Nos sólidos, as ondas transversais e longitudinais se propagam com diferentes velocidades. Esta é a base para determinar o epicentro de um terremoto. Equação de onda plana Seu tipo x=x 0 pecado ωt(t−eu/v) = x 0 pecado( ωt−kl), Onde k= 2π /λ - número de onda; eu- a distância percorrida pela onda do vibrador até o ponto considerado MAS. Intervalo de tempo das oscilações de pontos médios: Atraso de fase de oscilações de ponto médio: Diferença de fase de dois pontos oscilantes: ∆ φ =φ 2 −φ 1 = 2π (eu 2 −eu 1)/λ . energia das ondas As ondas transportam energia de uma partícula vibrante para outra. As partículas realizam apenas movimentos oscilatórios, mas não se movem com a onda: E=E para + E P, Onde E k é a energia cinética da partícula oscilante; E n - energia potencial de deformação elástica do meio. Até certo
ponto V meio elástico no qual uma onda se propaga com amplitude X 0 e frequência cíclica ω , existe uma energia média C igual a Intensidade da onda A quantidade física, que é igual à energia transferida por uma onda por unidade de tempo através de uma unidade de área
de superfície perpendicular à direção de propagação da onda, é chamada de intensidade da onda: Energia das ondas Se um Sé a área transversal da superfície através da qual a energia é transferida pela onda, e jé a intensidade da onda, então a potência da onda é igual a: p=jS. OK-10 Ondas sonoras No 16 –2∙10 4 Hz - sons audíveis; menos de 16 Hz - infrassons; mais de 2∙10 4 Hz - ultra-sons. O M O som é criado por fontes periódicas de som de longo prazo. Por exemplo, musical: corda, diapasão, apito, canto. O ruído é criado por fontes de som de longo prazo, mas não periódicas: chuva, mar, multidão. Velocidade do som Depende do meio e seu estado, como para qualquer onda mecânica: No t= 0°Сv água = 1430 m/s, v aço = 5000 m/s, v ar = 331 m/s. Receptores de ondas sonoras 1. Artificial: O microfone converte vibrações sonoras mecânicas em elétricas. Caracterizam-se pela sensibilidade σ : 2. Natural: orelha. Sua sensibilidade percebe o som em ∆ p= 10 −6 Pa. Quanto menor a frequência ν onda sonora, menor a sensibilidade σ orelha. Se um ν w.v. diminui de 1000 para 100 Hz, então σ a orelha é reduzida em 1000 vezes. Seletividade excepcional: o maestro capta os sons de instrumentos individuais. Características físicas do som objetivo 1. A pressão sonora é a pressão exercida por uma onda sonora sobre um obstáculo à sua frente. 2. O espectro do som é a decomposição de uma onda sonora complexa em suas frequências componentes. 3. Intensidade onda sonora:
subjetivo Volume, como o tom, o som está relacionado com a sensação que surge na mente humana, bem como com a intensidade da onda. O ouvido humano é capaz de perceber sons com intensidade de 10-12 (limiar auditivo) a 1 G
A unidade dessa escala é o bel (B) ou decibel (dB), (1 dB = 0,1 B), em homenagem ao físico Heinrich Bel. O nível de volume é expresso em bels: E Sons altos são prejudiciais ao nosso corpo. A norma sanitária é de 30 a 40 dB. Este é o volume de uma conversa calma e tranquila. Doença do ruído: pressão alta, irritabilidade nervosa, perda auditiva, fadiga, falta de sono. Intensidade e intensidade do som de várias fontes: aeronaves a jato - 140 dB, 100 W/m 2 ; música rock dentro de casa - 120 dB, 1 W / m 2; conversa normal (50 cm dele) - 65 dB, 3,2 ∙ 10 −6 W / m 2. Tom depende da frequência de oscilação: do que > ν , mais alto o som. T Ultrassom Aplicável: eco-sonda para determinar a profundidade do mar, preparação de emulsões (água, óleo), lavagem de peças, curtimento de couro, detecção de defeitos em produtos metálicos, em medicamentos, etc. Ele se espalha por distâncias consideráveis em sólidos e líquidos. Carrega muito mais energia do que uma onda sonora. Que fenômeno ondulatório é aplicável apenas em ondas transversais e muda a direção de propagação da onda?A polarização ocorre quando a onda é orientada em apenas uma direção. Isso ocorre quando a onda (que pode estar em diversas direções) passa por um polarizador e começa a vibrar na mesma direção do polarizador. Ondas de luz visível sendo polarizadas verticalmente.
Que fenômeno ondulatório só ocorre com ondas transversais?A polarização é um fenômeno exclusivo das ondas transversais, não podendo ocorrer com as ondas longitudinais. Assim, as ondas luminosas, que são transversais, podem ser polarizadas, ao contrário das ondas sonoras, que não se polarizam, por serem longitudinais.
Como é a direção de propagação nas ondas transversais e longitudinais?As ondas transversais são aquelas cuja direção de propagação da onda é perpendicular á direção de vibração. Como exemplo de ondas transversais temos as ondas que se propagam numa corda. As ondas longitudinais são aquelas cuja direção de propagação da onda coincide com a direção da vibração.
Qual fenômeno ondulatório é o principal responsável pela mudança na direção de propagação dessas ondas?O fenômeno ondulatório caracterizado pela mudança de meio em que uma onda se propaga é denominado refração. Nela há a mudança de comprimento de onda e da sua velocidade, mas sua frequência se mantém constante.
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Que fenômeno ondulatório e aplicável apenas em ondas transversais e muda a direção de propagação da onda?
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