Фізика підготовка до ЗНО комплексне видання
КОЛИВАННЯ І ХВИЛІ. ОПТИКА
4. МЕХАНІЧНІ ХВИЛІ. ЗВУК
4.1. ПОЗДОВЖНІ І ПОПЕРЕЧНІ ХВИЛІ. ПРОМІНЬ. ДОВЖИНА ХВИЛІ. ФРОНТ ХВИЛІ
Механічні хвилі — це процес поширення коливань у пружних середовищах.
Промінь — напрям поширення коливань.
При поширенні пружних хвиль частинки середовища не переміщуються разом із хвилею, а лише здійснюють коливання навколо своїх положень рівноваги.
Якщо коливання частинок відбувається перпендикулярно до променя, хвиля називається поперечною (рис. 17).
Рис. 17
Поперечні хвилі виникають у середовищах, які проявляють пружність при змінюванні форми — у твердих тілах і на поверхні рідин.
Якщо частинки коливаються вздовж променя, хвиля називається поздовжньою (рис. 18).
Рис. 18
Поздовжні хвилі виникають у середовищах, які проявляють пружність при зміні об’єму, тобто в усіх середовищах.
Поздовжні хвилі складаються із ряду згущень і розріджень.
Довжина хвилі (λ) — це відстань, на яку поширюється хвиля протягом одного періоду коливань:
Точки середовища, які розташовані одна від одної на відстані, що дорівнює довжині хвилі λ, коливаються в однакових фазах.
Швидкість поширення поздовжніх хвиль у твердих тілах:
де Е — модуль Юнга, ρ — густина середовища.
В ізотропному середовищі від точки, яка коливається, коливання поширюються у всіх напрямах зі сталою швидкістю.
Фронт хвилі — геометричне місце точок, до яких на даний момент часу дійшли коливання.
Фронт хвилі від точкового вібратора в однорідному середовищі — сфера (рис, 19, а). Плоска хвиля — хвиля, фронтом якої є площина (промені паралельні) (рис. 19, б).
Рис. 19