Колебания, возбужденные в какой-либо точке среды (твердой, жидкой или газообразной), распространяются в ней с конечной скоростью, зависящей от свойств среды.
Процесс распространения колебаний в среде называется волновым процессом (или волной).
Упругими (механическими) волнами называются механические возмущения, распространяющиеся в упругой среде.
При распространении волны частицы среды не перемещаются вместе с волной, а колеблются около своих положений равновесия. Вместе с волной от частицы к частице передается энергия колебаний (перенос энергии без переноса вещества).
Волны, которые переносят энергию в пространстве, называются бегущими.
Упругие волны бывают продольные и поперечные. В продольных волнах частицы среды колеблются в направлении распространения волны, а в поперечных – перпендикулярно направлению распространения волны. Продольные волны возникают в твердых, жидких и газообразных телах. Поперечные – только в твердых телах.
Распространяясь от источника колебаний, волновой процесс охватывает все новые частицы пространства.
|
|
Поверхность, относительно которой частицы среды колеблются в одинаковой фазе, называется волновой поверхностью.
Волновые поверхности могут быть любой формы. В простейших случаях они имеют форму плоскости или сферы. Волна в этих случаях называется плоской или сферической.
Геометрическое место точек, до которых доходят колебания к моменту времени , называется волновым фронтом (фронт волны разделяет область занятую колебаниями от свободной от них).
Вид фронта волны совпадает с видом волновой поверхности.
Волна является плоской, если ее волновые поверхности представляют собой совокупность плоскостей, параллельных друг другу.
Пример: волны от плывущего катера.
Волна является сферической, если ее волновые поверхности имеют вид концентрических сфер с общим центром.
Пример: звуковые волны от громкоговорителя.
Уравнением упругой волны называется функция
, (6.1)
где x - смещение колеблющейся частицы от положения равновесия с радиус-вектором в момент времени , координаты равновесного положения частицы.
Упругая волна будет незатухающей, если энергия волны не поглощается средой. Тогда колебания частиц среды можно описать гармоническим законом.