3. Энергия колебательного движения (формула и графическое представление)

а. Энергия колебания одной частицы: W = (mω²A²)/2

б. Энергия колебания всех частиц, содержащихся в единице объема волнового пространства, называется объемной плотнос­тью энергии: ε = W₀/V

где W_o = εV есть полная энергия всех колеблю­щихся частиц в любом объеме.

Если n₀ — концентрация частиц, то ε = n₀W = n₀mω²A²/2, но n_om = p, тогда ε = (pω²A²)/2

Энергия колебания постоянно передается другим частицам по направлению распространения волны.

Потенциальная энергия тела массой m, находящегося на высоте h над поверхностью Земли: P(h)=mgh. Потенциальная кривая в этом случае: P=P(h) - прямая линия, проходящая через начало координат (рис. 1), тангес угла наклона которой к оси h: tgα=mg. Значит, чем больше масса тела, тем больше α.

Потенциальная энергия тела массой m, находящегося на высоте h над поверхностью Земли: P(h)=mgh. Потенциальная кривая в этом случае: P=P(h) - прямая линия, проходящая через начало координат (рис. 1), тангес угла наклона которой к оси h: tgα=mg. Значит, чем больше масса тела, тем больше α.

4. Волна(определение).Виды волн. Поперечные и продольные волны.

Процесс распространения колебаний в про­странстве называ­ется волновым движением или просто волной.

Известны два вида волн: механические и элек­тромагнитные. Ме­ханические волны распро­страняются только в упругих средах. Механиче­ские волны делятся на два вида: поперечные и продоль­ные.

Если колебания частиц совершаются перпен­дикулярно направ­лению распространения волны, то она называется поперечной.

Если, колебания частиц совпадают с направ­лением распрост­ранения волны, то она называется продольной.

5. Характеристики волнового процесса

Рассмотрим, основные характеристики волно­вого движения. К ним относятся:

1. Все параметры колебательного процесса (s, A, v, ω, Т, φ).

2. Дополнительные параметры, характеризую­щие только волно­вое движение:

а) Фазовая скорость (υ) - это скорость, с которой колебания распространяются в пространстве.

б) Длина волны (λ) - это наименьшее расстояние между двумя частицами волнового пространства, колеблющихся в одинаковых фа­зах или расстоя­ние, на которое распространяется волна за время од­ного периода. Характеристики связаны между собой: λ=υT, λ=υv

Колебательное движение любой частицы волнового пространства определяется уравне­нием волны. Пусть в точке О колебания совер­шаются по закону: S = A sinωt

Тогда в произвольной точке С закон колебаний: s_c = sinω (t-∆t), где ∆t=x/υ=x/λv, xc=Asin(2πv t-(2πvx/λx))

s = Asin (ωt-2πх/λ) — это уравнение волны. Оно определяет закон колебания в любо й точке волнового пространства 2πх/λ = φ₀ называется начальной фазой колебания в произвольной точке про­странства.

6. Шкала звуковых волн. Звук (определение). Объективные характеристики звуковой волны.

Звук – колебательное движение частиц упругой среды, распространяющееся в виде волн (колебания плотности, давления).

объективная характеристика звуковой волны – частота – определяет спектральный состав звука. Линейчатые спектры имеют периодиче-ские колебания, сплошные – колебания, которые не имеют периода. К пер-вым относятся музыкальные звуки, ко вторым – разного рода шумы.

7. Субъективные характеристики звуковой волны. закон Вебера - Фехнера.

По субъективному восприятию звуки отличаются высотой, тембром и громкостью. Высота звука определяется частотой колебаний: чем больше частота колебаний, тем выше звук. Слуховой аппарат человека наиболее чувствителен к звукам средней частоты (около 1 кГц). Однако чистые зву-ковые тона, которым соответствуют монохроматические звуковые волны, можно возбудить только в специальных условиях. Реальные звуки пред-ставляют собой суперпозицию упругих волн разной частоты.

ВЕБЕРА - ФЕХНЕРА ЗАКОН - логарифмическая зависимость силы ощущения (Е) от физической интенсивности раздражителя (Р): Е = k logP + с, где к и с - нек-рые постоянные, определяемые данной сенсорной системой. Эта зависимость была выведена немецким психологом и физиологом Г.-Т. Фехнером на основе закона Вебера (см. Бугера - Ве-бера закон) и дополнительного предположения о субъективном равенстве едва заметных различий ощущений. Эмпирические исследования подтверждают данную зависимость лишь для среднего участка диапазона воспринимаемых значений раздражителя. В.-Ф. з. обычно противопоставляется закон Стивенса (см. Стивенса закон), согласно к-рому эта зависимость носит степенной, а не логарифмический характер. Обобщение обеих формул дано Ю. М. Забродиным.