Билет №13.

1. Колебания, которые происходят по закон синуса или косинуса (величина колеблется в зависимости от времени), называют гармоническими колебаниями.

Свободные колебания – колебания, которые происходят в системе, где действует только упругая или квазиупругая силы. Они возникают вследствие начального смещения или начальной скорости и совершаются при отсутствии внешнего воздействия на счет первоначально накопленной энергии. Квазиупругая сила – неупругая по природе, но имеет такие же свойства, как и упругая сила.

Если тело совершает свободные колебания, то его координата изменяется по гармоническому закону (закон синуса или косинуса). Скорость движения есть первая координата по времени: υ = dx/dt = d/dt(x₀cosω₀) = -- x₀ω₀sinω₀t – она изменяется по гармоническому закону. Ускорение есть первая производная скорости по времени: a = dx/dt = d/dt(-- x₀ω₀sinωt), то есть ускорение также изменяется по гармоническому закону.

2. Характеристики слухового ощущения являются субъективными. Они связаны с объективными физическими характеристиками.

• Высота тона определяется частотой звуковой волны. Чем больше частота – тем выше тон.

• Тембр – звуковая окраска основного тона. Тембр определяется акустическим спектром. Основной тон – звук минимальной частоты в акустическом спектре (акустический спектр – набор частот, которые входят в сложный тон, с указанием их амплитуд). Остальные тоны называют обертонами. Чем больше тонов в акустическом спектре, тем богаче тембр звука.

• Громкость звука характеризует уровень слухового ощущения. Она зависит от интенсивности звука и частоты. Ухо воспринимает звуки в широком диапазоне интенсивностей от 10 ^-12 до 10 ² Вт/м². Порог болевого ощущения больше порога слышимости в 10¹⁴ раз. Между громкостью и интенсивностью звука нет прямой пропорциональности даже при одной и той же частоте колебаний.

Существует несколько формулировок второго закона термодинамики:

Теплота сама собой не может переходить от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой (формулировка Клаузиуса), или невозможен вечный двигатель второго рода (формулировка Томсона), т.е. такой периодический процесс, единственным результатом которого было бы превращение теплоты в работу вследствие охлаждения одного тела.

Билет №14.

1. Энтропия, есть функция состояния системы, разность значений которой для двух состояний равна сумме приведенных количеств теплоты при обратимом переходе системы из одного состояния в другое.

Если система перешла от одного состояния к другому, то независимо от характера процесса – обратимый он или нет – изменение энтропии вычисляется по формуле: ∆S = S₂ – S₁ = ∫dQ/T. Если процесс происходит в изолированной системе, то в обратимом процессе энтропия не меняется, а необратимом – возрастает. Полное изменение энтропии системы положительно, следовательно, энтропия изолированной системы возрастает. Если бы в этой системе происходил самопроизвольный переход теплоты от тела с меньшей температурой к телу с большей температурой, то энтропия системы при этом уменьшалась бы, а это противоречит. Таким образом, в изолированной системе не могут протекать такие процессы, которые приводят к уменьшению энтропии системы (второе начало термодинамики).

2. Уровень громкости данного звука при одной и той же частоте колебаний прямо пропорционален логарифму отношения его интенсивности к значению порога слышимости. Это есть психофизический закон Вебера – Фехнера. E = klg I/I₀, где Е – громкость звука. Единица измерения громкости = 1 фон.

lg I/I₀ = L – уровень интенсивности. Единица измерения уровня интенсивности = 1 бел.

1 бел – это изменение уровня интенсивности, которое соответствует изменению интенсивности звука в 10 раз. Таким образом, при изменении интенсивности звука в 10 раз ощущение его громкости изменяется на 1 бел.

3. Амплитуда колебания – максимальное значение изменяющейся величины.

Если в системе кроме силы упругости действует сила трения, то часть механической энергии расходуется на работу против силы трения, в результате чего амплитуда колебаний уменьшается с течением времени. Такие колебания называются затухающими.