机械波的一般概念

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章 波动,10 1 机械波的一般概念,第十章,波 动,北京天坛回音壁,波动,是,振动,的传播过程.,振动,是激发,波动,的波源.,机械波,电磁波,波动,机械振动在,弹性,介质中的传播.,交变电磁场在空间的传播.,两类波的不同之处,机械波的传播需有传播振动的介质,;,电磁波的传播可不需介质,.,能量传播,反射,折射,干涉,衍射,两类波的共同特征,波源,介质,+,弹性作用,机械波,一 机械波的形成,产生条件：,1,）波源；,2,）弹性介质.,波是运动状态的传播，介质的质点并不随波传播.,注意,机械波：机械振动在弹性介质中的传播.,横波：,质点振动方向与波的传播方向相,垂直,的波.,（仅在固体中传播）,二 横波与纵波,特征：具有交替出现的,波峰,和,波谷,.,纵波：,质点振动方向与波的传播方向互相,平行,的波.,（可在固体、液体和气体中传播）,特征：具有交替出现的,密部,和,疏部,.,复杂波,（本章研究对象）,特点：波源及介质中各点均作简谐振动,特点：复杂波可分解为横波和纵波的合成,例如：,地震波,水面波,简谐波,三 波长 波的周期和频率 波速,波长,：沿波的传播方向，两个相邻的、相位差为 的振动质点之间的距离，即一个完整波形的长度,.,O,y,A,A,-,横波：,相邻 波峰-波峰 波谷-波谷,纵波：,相邻 波疏-波疏 波密-波密,周期,：波前进一个波长的距离所需要的时间,.,波动周期,=,振动周期,频率,：周期的倒数，即单位时间内波动所传播的完整波的数目,.,波速,：波动过程中，某一振动状态（即振动相位）单位时间内所传播的距离（相速）,.,波在媒质中传播的速度,注意,周期或频率只决定于波源的振动!,波速只决定于媒质的性质！,波速决定于媒质的弹性（弹性模量）和惯性（密度）,波速 与介质的性质有关，,为介质的密度.,横 波,固体,纵 波,液、气体,切变,模量,弹性,模量,体积,模量,钢铁中,水中,例如，声波在空气中,可以利用横波与纵波的,传播速度变化,寻找石油,弹性模量,杨氏模量：,切变模量：,体变模量：,四 波线 波面 波前,振动相位相同的点组成的面称为波阵面,1 波射线,（波线）,2 波阵面,（波前）,波的传播方向,任一时刻 波源最初振动状态在各方向上传到的点的轨迹.波前是最前面的波阵面,*,球 面 波,平 面 波,波前,波面,波线,性质,（3）,各向同性介质中，波线垂直于波阵面.,（2）,波阵面的推进即为波的传播.,（1）,同一波阵面上各点振动状态相同.,分类（1）,平面波,（2）,球面波,例1,在室温下，已知空气中的声速 为,340 m/s,，水中的声速 为,1450 m/s,，求频率为,200 Hz,和,2000 Hz,的声波在空气中和水中的波长各为多少？,在水中的波长,解,由 ，频率为,200 Hz,和,2000 Hz,的声波在,空气中的波长,解,（,1,）气体中纵波的速度,由理想气体状态方程,例2,假如在空气中传播时，空气的压缩与膨胀过程进行得非常迅速，以致来不及与周围交换热量，声波的传播过程可看作绝热过程.,（,1,）,视空气为理想气体，试证声速,与压强,的关系为 ，与温度,T,的关系为 .式中 为气体摩尔热容之比，为密度，,R,为摩尔气体常数，,M,为摩尔质量.,解,（,2,）由（,1,）,例2,假如在空气中传播时，空气的压缩与膨胀过程进行得非常迅速，以致来不及与周围交换热量，声波的传播过程可看作绝热过程.,（,1,）,视空气为理想气体，试证声速,与压强,的关系为 ，与温度,T,的关系为 .,暗,（,2,）,求,0,和,20,时,空气中的声速.（空气,）,地震被按传播方式分为三种类型：,纵波、横波和面波。纵波是推进波，地壳中传播速度为557千米秒，最先到达震中，又称P波，它使地面发生上下振动，破坏性较弱。横波是剪切波：在地壳中的传播速度为3.24.0千米/秒，第二个到达震中，又称S波，它使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。面波又称L波，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波。其波长大、振幅强，只能沿地表面传播，是造成建筑物强烈破坏的主要因素。,