Упругие волны. Механизм образования волн. Плоская монохроматическая волна. Уравнение волны. Характеристики: частота, длина волны, волновой вектор

Упру́гие во́лны— волны, распространяющиеся в жидких, твёрдых и газообразных средах за счёт действия упругих сил. При распространении У. в. происходит перенос энергии упругой деформации в отсутствии потока вещества. Особенность У. в. состоит в том, что их фазовая и групповая скорости не зависят от амплитуды и геометрии волны. У.в делятся на продольные (в жид и газ только этот вид), поперечные, поверхностные волны. В зависимости от частоты различают инфразвуковые, звуковые и ультразвуковые упругие волны.

При колебании тела в упругой среде частицы среды, которые непосредственно соприкасаются с поверхности тела тоже приходят в вынужденные колебания. За счет сил связи в колебательное движение вовлекаются более отдаленные слои среды. Возникают деформации и силы упругости, которые приводят в колебания все более отдаленные слои среды. Таким образом каждая частица среды совершает вынужденные колебания вокруг своего положения равновесия. В среде же с определенной скоростью распространяется состояние деформации, а перенос вещества среды нет. Такой процесс распространения колебаний в среде называется волновым процессом, или просто волной.

Монохроматическая волна — модель в физике, строго гармоническая (синусоидальная) волна с постоянными во времени частотой, амплитудой и начальной фазой. На практике чисто монохроматическая волна не осуществима, так как должна была бы быть бесконечной - прежде всего, во времени.

Уравнением волны называют закон, по которому определяются значения какой-либо физической характеристики колебаний в любой момент времени на любом расстоянии от источников возбуждения колебаний.

v – фазовая скорость волны

Длиной волны λ называют путь, который проходит возмущение (волна) за период колебаний Т: λ = vT.
Волновым вектором называется вектор k, совпадающий по направлению с лучом волны и по модулю равный волновому числу k = 2π /λ. Волновое число показывает, сколько длин волн λ укладываетсяна отрезке 2π.

ЧАСТОТА ВОЛНЫ, число полных колебаний или циклов волны, совершенных в единицу времени; если за 1 секунду, то измеряется в ГЕРЦАХ. Ее можно вычислить, разделив скорость распространения волны на длину волны.