§ 27. Механические волны

Как называют процесс распространения колебаний в среде?

Как образуется механическая волна?

1. Вы уже знаете, что процесс распространения механических колебаний в среде называют механической волной.

Закрепим один конец шнура, слегка натянем его и сместим свободный конец шнура вверх, а затем вниз (приведём его в колебание). Мы увидим, что по шнуру «побежит» волна (рис. 84). Части шнура обладают инертностью, поэтому они будут смещаться относительно положения равновесия не одновременно, а с некоторым запаздыванием. Постепенно в колебание придут все участки шнура. По нему распространится колебание, иными словами, будет наблюдаться волна.

волна

Анализируя распространение колебаний по шнуру, можно заметить, что волна «бежит» в горизонтальном направлении, а колебания частицы шнура совершают в вертикальном направлении.

Волны, направление распространения которых перпендикулярно направлению колебаний частиц среды, называют поперечными.

Поперечные волны представляют собой чередование горбов и впадин.

Кроме поперечных волн, существуют и продольные.

Волны, направление распространения которых совпадает с направлением колебаний частиц среды, называют продольными.

Закрепим один конец длинной пружины, подвешенной на нитях, и ударим по другому её концу. Увидим, как возникшее на конце пружины сгущение витков «побежит» по ней (рис. 85). Происходит перемещение сгущений и разрежений.

Рис. 85

2. Анализируя процесс образования поперечных и продольных волн, можно сделать следующие выводы:

— механические волны образуются благодаря инертности частиц среды и взаимодействию между ними, проявляющемуся в существовании сил упругости;

— каждая частица среды совершает вынужденные колебания, такие же, что и первая частица, приведённая в колебания; частота колебаний всех частиц одинакова и равна частоте источника колебаний;

— колебание каждой частицы происходит с запаздыванием, которое обусловлено её инертностью и конечностью скорости распространения волны; это запаздывание тем больше, чем дальше находится частица от источника колебаний.

Важным свойством волнового движения является то, что вместе с волной не переносится вещество. В этом легко убедиться. Если набросать на поверхность воды кусочки пробки и создать волновое движение, то можно увидеть, что волны «побегут» по поверхности воды. Кусочки же пробки будут подниматься вверх на гребне волны и опускаться вниз на впадине.

Продолжение >>>