Волны в упругой среде Волновой процесс.
Если возбудить колебания в какой-либо точке среды (твердой, жидкой или газообразной) то, вследствие взаимодействия между частицами среды, эти будут передаваться от одной точки к другой со скоростью, зависящей свойств среды.
При рассмотрении колебаний не учитывается детальное строение среды; среда рассматривается как сплошная, непрерывно распределенная в пространстве и обладающая упругими свойствами.
Среда называется линейной, если ее свойства не изменяются под действием возмущений, создаваемых колебаниями.
Волновым процессом или волной — называется процесс распространения колебаний в сплошной среде.
При распространении волны частицы колеблются около своих положений равновесия, а не перемещаются вслед за волной.
Вместе с волной от частицы к частице передается только состояние колебательного движения и его энергия.
Основным свойством всех волн является перенос энергии без переноса вещества.
Упругими (или механическими) волнами называются механические возмущения, распространяющиеся в упругой среде.
Продольная волна — волна, в которой частицы среды колеблются направлении распространения волны.
Поперечная волна — волна, в которой частицы среды колеблются плоскостях, перпендикулярных направлению распространения волны.
Продольные волны могут распространяться в средах, которых возникают упругие силы при деформации сжатия и растяжения (в твердых, жидких газообразных телах).
Поперечные волны могут распространяться только в среде, которой возникают упругие силы при деформации сдвига (только твердых телах).
.Упругая гармоническая волна.
Упругая волна называется гармонической, если соответствующие ей колебания частиц среды являются гармоническими.
Пусть гармоническая волна распространяется со скоростью и вдоль оси ОХ. Обозначим
смещения частиц среды через>
.
Для данного момента времени t зависимость между смещением частиц среды и расстоянием х этих от источника колебаний О можно представить в виде графика волны.
Отличие графика волны от гармонического колебания:
- график волны представляет зависимость смещения всех частиц среды от расстояния
до источника колебаний в данный момент времени>
- график гармонического колебания это зависимость
смещения данной частицы от времени>
Длиной волны>
называется расстояние между ближайшими
частицами, колеблющимися в одинаковой фазе.
Длина волны равна расстоянию, на которое распространяется гармоническая волна за время, равное периоду колебаний Т:
= 
T или = n где —частота колебаний, —скорость распространения волны.
Волновым фронтом называется геометрическое место точек, до которых доходят колебания к определенному моменту времени t.
Волновой поверхностью называется геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковой фазе.
Волновых поверхностей можно провести бесчисленное множество, а волновой фронт в каждый момент времени — один.
Бегущие волны.
Бегущими волнами называются волны, которые переносят в пространстве энергию.
Перенос энергии количественно характеризуется вектором плотности потока (вектор Умова). Направление этого вектора совпадает с направлением распространения энергии, а его модуль равен переносимой волной за единицу времени через единичную площадку, расположенную перпендикулярно волне.
Важными примерами бегущих волн являются плоская и сферическая волны.
Волна называется плоской, если ее волновые поверхности представляют совокупность плоскостей, параллельных друг другу.
Волна называется сферической, если ее волновые поверхности имеют вид концентрических сфер. Центры этих сфер называются центром волны.
