Колебательное движение, его распространение

Распространение поперечного колебания подчиняется хорошо определенным правилам, которые можно понять, выполнив следующий опыт.

Возьмем длинный резиновый слегка натянутый шнур, один из концов которого резко перемещается вбок, а затем переводится в начальное положение. Часть шнура, непосредственно соседствующая с этим концом, деформируется, а затем тотчас приводится в начальное положение, в то время как следующая часть перемещается в свою очередь и так далее. Колебание распространяется вдоль эластичного шнура. При проходе колебания различные части шнура перемещаются перпендикулярно направлению распространения колебания.

Это колебание является поперечным колебанием. Исследование этого явления показывает, что оно распространяется, подчиняясь следующим правилам:

· При проходе колебания, каждый из пунктов шнура начинает двигаться идентично начальному движению, заданному концу шнура.

· Скорость распространения постоянна. На нашей схеме время, необходимое чтобы перейти из положения 1 к положению 2, зависит, таким образом, единственно от расстояния между М1 и М2.

Колебание может быть также продольным и на новом опыте мы продемонстрируем это явление.

Возьмем на этот раз длинную пружину, очень гибкую и слегка натянутую. Сожмем несколько спиралей на конце и затем их резко отпустим.

Они снова принимают свое положение равновесия, в то время как соседние спирали, в свою очередь, приближаются одна к другой и так далее.

1. Сжатие

Сжатие распространяется вдоль пружины. Теперь раздвинем спираль с одного конца, а затем резко отпустим конец пружинки. Опыт нам показывает, что расширение также распространяется вдоль пружины. Идет ли речь о сжатии или расширении, проход колебания соответствует для каждого витка спирали небольшому перемещению по оси, по которой направлены продольные колебания.

Действительно, в камере выпуска газы ведут себя примерно так же, как и пружина. Сжатие, созданное открыванием выпускного отверстия, распространяется в газовой колонне. Как и спираль пружины, газовые пласты претерпевают один за другим небольшое продольное перемещение, которое сопровождается небольшим изменением давления газа в том же месте.

Как и для резинки или пружины, скорость распространения является постоянной. Следовательно, всегда можно рассчитать смещение от одного пункта к другому.

Другие опыты показывают, что:

· Скорость распространения не зависит ни от формы, ни от амплитуды начального колебания. Но зависит от среды распространения.

· Скорость распространения вибрации в газе пропорциональна температуре газа и обратно пропорциональна его плотности.

· Скорость распространения является независимой от давления газа и не зависит ни от частоты ни от формы вибрации.