Ruch falowy - fizyka PDF

Preview

Summary

fizyka...

Description

Ruchem falowym (falą) nazywamy przenoszenie (rozchodzenie) się zaburzenia w ośrodku sprężystym. RODZAJE FAL (podział ze względu na sposób rozchodzenia się fal): •

fala podłużna - jeżeli kierunek drgań cząstek ośrodka jest równoległy do kierunku rozchodzenia się fali,

•

fala poprzeczna - jeżeli kierunek drgań cząstek ośrodka jest prostopadły do kierunku rozchodzenia się fali.

RODZAJE FAL (podział ze względu na rodzaj zaburzenia): •

impuls falowy - powstaje gdy źródłem fali jest jednorazowe zaburzenie w ośrodku

•

fala harmoniczna – wytwarzana przez źródło wykonujące drgania harmoniczne

Prędkość fali – prędkość, z jaką rozchodzi się w przestrzeni zaburzenie ośrodka. W ciałach stałych mogą rozchodzić się zarówno fale poprzeczne, jak i podłużne. Prędkość rozchodzenia się fali podłużnej w ciele stałym

v=

√

E ϱ Prędkość rozchodzenia się fali poprzecznej w ciele stałym

√

v=

gdzie:

G ϱ – moduł Younga

E

G – moduł sprężystości postaciowej (moduł sztywności) – gęstość ciała

ϱ

Fala harmoniczna płaska Rozchodzenie się płaskiej fali harmonicznej polega na przenoszeniu się w pewnym kierunku drgań harmonicznych. Równanie fali harmonicznej płaskiej rozchodzącej się w kierunku osi x postać:

ξ= A cos (ωt − kx ) Gdzie: ξ

– wychylenie cząstki z położenia równowagi

k=

ω v

– liczba falowa

Promień fali – kierunek rozchodzenia się fali.

z prędkością

v

ma

Powierzchnia falowa – miejsce geometryczne punktów o tej samej fazie drgań w przestrzeni objętej zaburzeniem falowym. Jeżeli źródło fali jest punktowe, to powierzchnią falową w przestrzeni trójwymiarowej izotropowej jest powierzchnia kuli, w przestrzeni dwuwymiarowej – okrąg. Czoło fali – powierzchnia, która stanowi granicę między częścią zaburzoną, a częścią niezaburzoną, gdzie fala jeszcze nie dotarła. Czoło fali jest pierwszą powierzchnią falową. Fala płaska – fala, której powierzchnie falowe (powierzchnie o jednakowej fazie) tworzą równoległe do siebie linie proste, gdy fala rozchodzi się po powierzchni, lub płaszczyzny, gdy rozchodzi się w przestrzeni trójwymiarowej. Fala kulista – fala, której powierzchnie falowe mają kształt współśrodkowych powierzchni kulistych. Środek tych powierzchni nazywa się środkiem fali.

DYFRAKCJA FAL Zjawisko zmiany kierunku rozchodzenia się fali przy napotkaniu niejednorodności ośrodka z jednoczesną zmianą kształtu powierzchni falowej zwane jest dyfrakcją lub ugięciem fali. INTERFERENCJA FAL Interferencją fal nazywamy zjawisko nakładania się (superpozycji) dwu lub więcej fal o tych samych długościach, a więc o tych samych pulsacjach. FALE STOJĄCE Fala stojąca powstaje, gdy nałożą się na siebie dwie fale sinusoidalne o tych samych amplitudach i częstotliwościach, biegnące w przeciwnych kierunkach. Równanie fali stojącej:

y = y 1 + y 2=2 A sin kx cos ωt

ODBICIE I ZAŁAMANIE FALI Jeżeli fala płaska dochodzi do granicy dwu ośrodków, w których prędkości rozchodzenia się fal v 1 i v 2 nie są jednakowe, powierzchnia graniczna staje się źródłem fal wtórnych, rozchodzących się na ogół po obu stronach powierzchni. Fala rozchodząca się w tym samym ośrodku, co fala pierwotna nazywa się falą odbitą. Falę rozchodzącą się w drugim ośrodku nazywa się falą załamaną ....