Механические колебания и волны
Механические волны. Звук
Мякишев «Физика 10», волны
◆
Что нужно помнить из 7–9 класса
база 7–9 классаВолна переносит энергию, а не вещество. Длина волны λ=vT. Звук — продольная волна, в вакууме его нет. +Короткое напоминание3
Поплавок на волне качается на месте — он не плывёт вместе с ней.
Скорость звука в воздухе около 340 м/с, в воде примерно 1500, в стали около 5000.
Высота тона задаётся частотой, громкость — амплитудой.
1
Волна переносит энергию, не вещество
Частицы среды колеблются около своих мест, а вдоль среды бежит колебание.
λ=vT=νvдлина волны — расстояние между ближайшими точками в одинаковой фазе +Проверка на поплавке2
Поплавок на волне качается вверх-вниз и остаётся на месте — вещество не плывёт вместе с волной.
Переносится энергия колебаний, и именно поэтому волна может что-то разрушить вдали от источника.
⚗Опыт в Физлабе
Поперечные и продольные волны
Сравни оба типа в одном окне.
2
Поперечные и продольные
Поперечные возможны только в твёрдых телах и на поверхности жидкости. Продольные — в любой среде.
+Почему так3
Поперечная волна требует сопротивления сдвигу, а у жидкостей и газов его нет.
Продольная — это чередование сжатий и разрежений, и оно возможно везде.
Звук в воздухе — продольная волна. По этому признаку сейсмологи различают типы волн от землетрясения.
3
Звук
Высота тона определяется частотой, громкость — амплитудой. В вакууме звука нет.
+Числа, которые надо помнить3
Человек слышит примерно от 16–20 Гц до 20 000 Гц; границы индивидуальны и с возрастом верхняя падает. Ниже — инфразвук, выше — ультразвук.
Скорость звука в воздухе около 340 м/с, в воде примерно 1500, в стали около 5000: чем жёстче связи, тем быстрее.
Частота задаётся источником и при переходе в другую среду не меняется — меняются скорость и длина волны.
При переходе в другую среду меняется длина волны, а не частота. И не путай высоту звука (частота) с громкостью (амплитуда).
⚗Опыт в Физлабе
Эффект Доплера
Двигай источник: частота впереди растёт, позади падает.
Разобранные примеры
Длина волны 2 м, частота 170 Гц. Найдите скорость волны.разбор
- v=λν=2⋅170=340 м/с.
- Это как раз скорость звука в воздухе.
Эхо вернулось через 2 с. На каком расстоянии находится преграда? Скорость звука 340 м/с.разбор
- Звук прошёл путь ТУДА И ОБРАТНО: s=340⋅2=680 м.
- До преграды вдвое меньше: 340 м.