您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 机械/制造/汽车 > 机械/模具设计 > 第35讲基础物理机械波一2010新版
环球网校:视频授课+名师答疑+在线模考+内部资料,考试通过无忧!考试问吧,有问必答!音频、讲义网校免费提供,如有贩卖勿上当,免费咨询:400-678-3456转6011页造价工程师|监理工程师|咨询工程师|一级建造师|二级建造师|会计证|建筑师|安全工程师|会计职称|注册会计师|注册税务师|银行从业|证券从业|期货从业|经济师|报关员|外销员|执业药师|卫生职称|助理医师|职称英语|职称日语|职称计算机|雅思|公共英语|自考英语|新概念|BEC|托福|公务员|人力资源师|高考|中考|司法考试|更多需要课件请联系QQ149420357或547343758第三节机械波一、基本内容(一)机械波的产生和传播1、产生机械波的条件:(1)波源——产生振动。(2)弹性媒质——传播振动。2、波的传播:由弹性介质中的质点的振动,带动相邻质点的振动,由此,振动状态传播开去,形成波。需注意的是:(1)波动中每一个质点均在其平衡位置附近振动,不“随波逐流”,传播的是振动状态。(2)介质中质点的振动方向与波的传播方向是两个不同的概念,两者方向不一定一致。(3)介质质点的振动是波源振动的重复,在波的传播方向上,质点的相位依次比波源落后。3、波的分类(1)根据介质质点的振动方向和波的传播方向之间的关系分为纵波——质点的振动方向与波的传播方向平行。横波——质点的振动方向与波的传播方向垂直。(2)按波阵面的形状分为平面波和球面波。(二)描述波的物理量及其相互联系1、描述波动的物理量分两类(1)描述介质质点振动的物理量:振幅、周期、频率、初相、相位、位移、速度(振动)和加速度等(2)描述波传播的物理量波速u:振动状态传播的速度,又叫相速。它由媒质的性质决定,与波源情况无关。周期T:一个完整的波通过波线上的一点所需的时间。显然,也就是该点完成一次全振动的时间,所以波的周期等于振动周期。频率():单位时间通过波线上一点的完整的波形数目,即T1,波的频率等于振动频率,由波源决定,和介质无关。波长:波线上相邻的振动状态相同的两质元间的距离。它由波源和媒质共同决定。(三)平面简谐行波的表达式环球网校:视频授课+名师答疑+在线模考+内部资料,考试通过无忧!考试问吧,有问必答!音频、讲义网校免费提供,如有贩卖勿上当,免费咨询:400-678-3456转6012页造价工程师|监理工程师|咨询工程师|一级建造师|二级建造师|会计证|建筑师|安全工程师|会计职称|注册会计师|注册税务师|银行从业|证券从业|期货从业|经济师|报关员|外销员|执业药师|卫生职称|助理医师|职称英语|职称日语|职称计算机|雅思|公共英语|自考英语|新概念|BEC|托福|公务员|人力资源师|高考|中考|司法考试|更多1、沿x轴正向传播的平面简谐行波设O为波线上振动规律已知的任一点(不一定是波源!),取其为坐标原点。无吸收均匀弹性介质x—质点在波线上的平衡位置的坐标。y—质点振动时对平衡位置的位移。设O点的振动方程为振动由O→P所需的时间为:即t时刻P点的振动状态是O点在时的状态,故P点在任一时刻t的位移应与O点在时刻的位移相等:(2-3-5)即为沿x轴正向传播的平面简谐行波的波动方程。2、沿x轴负向传播的平面简谐行波cos()oyAt/txuxtttuxtttu()()cos[()]ptOttxyyAtucos[()]xyAtu22uTT及cos[()]xyAtucos[2()]xAtcos[2()]txAT2cos[()]Axutcos[()]xyAtu环球网校:视频授课+名师答疑+在线模考+内部资料,考试通过无忧!考试问吧,有问必答!音频、讲义网校免费提供,如有贩卖勿上当,免费咨询:400-678-3456转6013页造价工程师|监理工程师|咨询工程师|一级建造师|二级建造师|会计证|建筑师|安全工程师|会计职称|注册会计师|注册税务师|银行从业|证券从业|期货从业|经济师|报关员|外销员|执业药师|卫生职称|助理医师|职称英语|职称日语|职称计算机|雅思|公共英语|自考英语|新概念|BEC|托福|公务员|人力资源师|高考|中考|司法考试|更多(2-3-6)(四)波的能量1、体积元的能量、能量密度波传到介质中某处,该处体积元开始振动,具有动能dWk,同时该处质元体积产生形变,也具有势能dWp,两者位相相同,最大值也相同,具体形式为:(2-3-8)式中为介质密度,dV为体元的体积体积元的总机械能:(2-3-9)上式表明,体积元中的总能量随时间做周期性变化,说明任一体积元都在不断的吸收和放出能量,它们是传播能量的机构。因此,波的传播过程是能量传播的一种形式。介质中单位体积所储存的能量称为波的能量密度,即(2-3-10)平均能量密度(对时间取平均):22A21(2-3-11)2、能流与能流密度平均能流——单位时间内通过某一面积的平均能量称为通过该面积的平均能流。也称为波的功率,用P表示uSwP(2-3-12)能流密度(波的强度)——通过垂直于波传播方向的单位面积的平均能流称为平均能流密度,通常称为能流密度或波的强度。I(2-3-13)注意:波的能量和振动能量的区别dtuxtATwT)(sin12220uA2221)u(sindV21dWdW222pkxtA)u(sindVdWdWdW222pkxtA)u(sindVdWw222xtA环球网校:视频授课+名师答疑+在线模考+内部资料,考试通过无忧!考试问吧,有问必答!音频、讲义网校免费提供,如有贩卖勿上当,免费咨询:400-678-3456转6014页造价工程师|监理工程师|咨询工程师|一级建造师|二级建造师|会计证|建筑师|安全工程师|会计职称|注册会计师|注册税务师|银行从业|证券从业|期货从业|经济师|报关员|外销员|执业药师|卫生职称|助理医师|职称英语|职称日语|职称计算机|雅思|公共英语|自考英语|新概念|BEC|托福|公务员|人力资源师|高考|中考|司法考试|更多①波传播过程中任一体积元的动能和势能随时间同相变化,它们同时达到最大,同时达到最小;谐振系统的动能和势能相位差2,动能达到最大时,势能最小为零,势能达到最大时,动能最小为零。②波的传播过程中任一体积元的总能量随时间做周期性的变化;而谐振系统的总能量2kA21W是一恒量。(五)惠更斯原理介质中波传到的各点,都可看作是发射子波的波源(点波源)。在以后的任一时刻,这些子波面的包络面(包迹)就是该时刻的波阵面。(六)波的叠加原理、波的干涉、驻波1、波的叠加原理当几列波在介质中某点处相遇时,该处质点的振动是各列波单独存在时的振动的合成。通常在波的强度不很大的情况下,波的叠加原理一般都适用。2、波的干涉两列振动方向相同,频率相同,位相差恒定的波,在同一介质中传播,在相遇时会出现介质中有些质点的振动始终加强,有些质点的振动始终减弱的现象,这种现象称为波的干涉。能产生干涉现象的波称为相干波,它们的波源称为相干波源。设S1,S2处是两相干波源,它们的振动表达式分别为:传播到P点引起的分振动为合振动为:r2r1)cos(111tAy)cos(222tAy])(cos[1111urtAy])(cos[2222urtAy)cos(21tAyyyS1PS22212122cosAAAAA环球网校:视频授课+名师答疑+在线模考+内部资料,考试通过无忧!考试问吧,有问必答!音频、讲义网校免费提供,如有贩卖勿上当,免费咨询:400-678-3456转6015页造价工程师|监理工程师|咨询工程师|一级建造师|二级建造师|会计证|建筑师|安全工程师|会计职称|注册会计师|注册税务师|银行从业|证券从业|期货从业|经济师|报关员|外销员|执业药师|卫生职称|助理医师|职称英语|职称日语|职称计算机|雅思|公共英语|自考英语|新概念|BEC|托福|公务员|人力资源师|高考|中考|司法考试|更多合振幅(2-3-14))r2(cosA)r2(cosA)r2(sinA)r2(sinAtg222111222111(2-3-15)在P点处,两分振动的相差为)rr(21212干涉加强和减弱的条件A=A1+A2干涉加强,又叫相长干涉干涉减弱,又叫相消干涉若φ1=φ2,上述条件可简化为(2-3-17)3.驻波两列振幅相同的相干波,在同一直线上沿相反方向传播叠加而成的波称为驻波。它是干涉现象的一种特例。(1)驻波的特征驻波的特征是没有振动状态(即位相)的传播;波线上各点在振动时,波形驻定不动,因而没有能量的传播。其中那些振幅为零,即始终静止不动的点称为波节,那些振幅最大的点称为波腹,其余各点以不同的振幅在各自的平衡位置附近振动。相邻两波节之间各质点的振动是同位相的;而一个波节两侧的各质点的振动是反位2121[()][()]rrttuu2121()rru2121()2rru12,(0,1,2)kk()=时,(2)(21),(0,1,2)kk时,12AAA2121)2krrk相长干涉波程差=(相消干涉环球网校:视频授课+名师答疑+在线模考+内部资料,考试通过无忧!考试问吧,有问必答!音频、讲义网校免费提供,如有贩卖勿上当,免费咨询:400-678-3456转6016页造价工程师|监理工程师|咨询工程师|一级建造师|二级建造师|会计证|建筑师|安全工程师|会计职称|注册会计师|注册税务师|银行从业|证券从业|期货从业|经济师|报关员|外销员|执业药师|卫生职称|助理医师|职称英语|职称日语|职称计算机|雅思|公共英语|自考英语|新概念|BEC|托福|公务员|人力资源师|高考|中考|司法考试|更多相的。相邻两波节(或波腹)间的距离等于半波长。利用此特点可以测定波长。(2)半波损失当波由介质1(密度为ρ1,波速为ul)垂直入射到介质2(密度为ρ2,波速为u2),并在分界面上反射时,若ρ1ul«ρ2u2,可以认为:波从波疏介质射向波密介质并在界面上反射时,反射点为波节,表明反射波和入射波的位相差为π,这相当于半波长的波程差,故形象地称为半波损失;若ρ1ul»ρ2u2,可以认为:波从波密介质射向波疏介质而在界面上反射,反射点为波腹,这时不存在半波损失。今后,我们对波在两种介质分界面上反射的情况,如无特殊说明,均按上述结论处理。(3)固定端反射和自由端反射当入射波入射至介质1和介质2交界面上的某一固定点,波在此固定点产生全反射并形成驻波的波节,说明入射波与反射波在该点处相位差为π。反射波在该固定端有半波损失。而当入射波入射至介质1和介质2界面上某点时,该点不受任何外力产生全反射,并进而形成波腹,说明入射波与反射波位相相同,称为自由端反射。(七)多普勒效应当波源或观测者或两者皆相对介质运动时,使观测者接受到的波的频率有所改变的现象称多普勒效应。设波源、观测者的运动发生在二者连线上。若波源的频率为u,波在介质中传播速度为U,观测者相对介质运动的速度为vB(按近波源为正,背离波源为负),波源、相对介质的运动速度为Vs(接近观测者为正,背离观测者为负);观测者接收到的频率为ν’。有1、0v,0vsB,则)uv(1B'2、0v,0vsB,则s'vuu3、0v,0vsB,则sB'vuvu应该注意:(1)若观测者与波源的运动并不沿着两者的连线,则分别将其速度在连线上的分量作为vB、Vs的值代入以上各式即可。(2)多普勒效应是波动过程的共同特征。不仅机械波有多普勒效应,光波也有多普勒效应。因此,对于运动中的物体进行光学测量,多普勒效应的影响是必须加以考虑的。(八)声波、超声波、次声波如果波源在弹
本文标题:第35讲基础物理机械波一2010新版
链接地址:https://www.777doc.com/doc-6554806 .html