3.1. Волновые процессы. Продольные и поперечные волны.

Процесс распространения колебаний в сплошной среде, периодический во времени и пространстве, называется волной.

При распространении волны в сплошной среде Среда рассматривается как сплошная, т.е. не учитывается её дискретный характер, считают её обладающей упругими свойствами. Важным свойством волновых явлений является наличие близкодействующей связи между возмущениями в соседних точках пространства. Поэтому основным свойством всех волн является процесс переноса энергии без переноса вещества. Различают следующие виды волн:

  1. волны на поверхности жидкости,
  2. упругие волны,
  3. электромагнитные волны,
  4. гравитационные волны,
  5. салитоны, и т.д.

Вероятно, первоначально понятие волны ассоциировалось с волнами на поверхности жидкости (в частности, с волнами на поверхности воды).

Механическими или упругими называют волны, распространяющиеся в упругой среде (газе, жидкости, твердом теле, плазме). Наличие упругой среды обязательно для механических волн, т.к. они сами и есть возмущения этой среды. Однако в общем случае для существования волн среда не обязательна (например, электромагнитная волна). Изменяющиеся во времени и пространстве вектора напряженностей электрического и магнитных полей - электромагнитные волны.

Гравитационные волны - являются изменениями геометрических свойств пространства и времени. Во многих случаях волновые процессы имеют колебательный характер, однако возможны и уединенные волны в виде локализованных импульсных возмущений(взрывные волны, нервный импульс).

Упругие волны разделяют на продольные и поперечные. Если частичка среды колеблется в направлении распространения волны, то волна называется продольной . Если колебания происходят в направлении, перпендикулярном к направлению распространения волны, то волна называется поперечной.(см. рис 3.1.1)

Volna.swf
рис 3.1.1 (динамический)

Продольные волны наблюдаются в твердом стержне, поперечные – в резиновом жгуте. В каждом из этих случаев имеется возможность изменять параметры эксперимента (модуль Юнга E и плотность твердого стержня, плотность и модуль B всестороннего сжатия газа, натяжение T и погонную массу резинового жгута) и наблюдать влияние этих параметров на скорость распространения волн.

Продольные волны могут распространяться в средах, в которых возникают деформации сжатия и растяжения. Поперечные же возникают при деформациях сдвига (только в твердых телах).

Last modified: Sunday, 3 January 2016, 8:02 AM