1. Механические колебания

Переодические колебания, повторяющиеся во времени с определенным интервалом времени (периодом колебаний.

Свободными колебаниями называют колебания, при которых кроме воздействия определенной среды нет никаких дополнительных воздействий, т.е. колебания происходят без действия внешних сил.

Идеальными называют колебания, при которых нет воздействия среды, т.е. сила трения равна нулю, , а колебания происходят только под действием сил, принадлежащих самой колеблющейся системе.

Гармоническими называют колебания, в которых величины, описывающие колебания, изменяются по законам синуса или косинуса.

Основные характеристики колебательного движения:

1. смещение (м) - расстояние от тела до положения равновесия в любой момент времени;

2. амплитуда, (м) – максимальное смещение из положения равновесия;

3. период колебаний, (с) – время, в течение которого совершается одно полное колебание, т.е. точка проходит путь, равный четырем амплитудам. Через время повторяются значения всех физических величие, характеризующих колебания;

4. частота (с^-1 или Гц) – число полных колебаний за одну секунду, частота связана с периодом колебаний соотношением ;

5. круговая частота - число полных колебаний за 2 секунд.

Незатухающие колебания могут происходить в том случае, если нет влияния среды, т.е. сила трения отсутствует. При таких колебаниях нет потерь энергии на преодоление силы трения. Это, естественно, идеальные колебания и происходят они под действием сил, принадлежащих самой колеблющейся системе, точнее, под действием возвращающей силы.

2. Механические волны.

Если же рассматривать колебания точки в среде, где она взаимосвязана с другими точками, то колебания данной точки среды будет передаваться другой точке, затем к третьей и т.д. Процесс распространения колебаний в данной упругой среде, при котором происходит процесс переноса энергии без переноса вещества, называется волновым процессом.

В результате внешнего воздействия на среде в ней возникает возмущение – отклонение частиц среды от положения равновесия. Механическая волна – возмущение, распространяющееся в упругой среде.

Рассмотрим образование поперечных волн (рис.2.16). Поперечная волна – это волна, в которой частицы среды перемещаются перпендикулярно направлению распространения волны.

Точка 1 приводится в гармоническое колебание с периодом Т, так что она движется перпендикулярно линии 1-8.

В среде образуется волна, в которой каждая частица движется только вверх и вниз. Наблюдатель видит бегущие частицы, а на самом деле происходит только передача энергии от одной частицы к другой.

Поперечные волны образуются только в

твердых телах, в которых имеются внутренние упругие силы, противодействующие деформации сдвига. Поперечные волны не могут возникать в газах и жидкостях, т.к. в них отсутствует фиксированное положение частиц и, следовательно, противодействие деформации сдвига, но на свободной поверхности жидкости под действием сил тяжести и поверхностного натяжения, стремящихся поддержать горизонтальный уровень поверхности, поперечные волны возникают.

Продольная волна – это волна, в которой колебания частиц среды происходят в направлении распространения волны. Продольные волны могут распространяться в средах, имеющих внутренние силы, противодействующие деформации объёмного сжатия, т.е. во всех средах.

В стеклянный цилиндр с воздухом

вставлен с одного конца поршень,

который совершает гармоническое

колебание вдоль оси цилиндра.

Движение поршня вызывает

колебания в том же направалении

прилегающих к нему частиц возду-

ха и образование в нем участков сгущения, а затем на тех же участках разряжения частиц. Т.к. воздух – упругая среда, колебания передаются соседним частицам, возникают новые участки сгущения и разряжения