Волновое движение. Уравнение плоской незатухающей бегущей волны. Энергия упругой волны. Вектор плотности потока энергии

Волновым процессом (или волной) называется процесс распространения колебаний в сплошной среде.

Основным свойством всех волн, независимо от их природы, является перенос энергии без переноса вещества.  

Виды волн: волны на поверхности жидкости,

 упругие,

 электромагнитные волны.

Поперечная волна Продольная волна Рис. 1

Упругими волнами называются механические возмущения, распро­стра­ня­ю­щиеся в упругой среде. Упругие волны бывают продольные и поперечные. П родольные волны – частицы колеблются в направлении распространения волны. П оперечные волны – частицы колеблются в плоскостях, перпендикулярных направлению распространения волны.

Упругая волна называется гармони­ческой, если соответствующие ей колебания частиц являются гармоническими.

Фронтом волны называется геомет­ри­чес­кое место точек, до которых доходит колебание к данному моменту времени.

Волновой поверхностью называется геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковой фазе. Расстояние между ближайшими части­цами, колеблющимися в одина­ко­­вой фазе, называется длиной волны l (l = vT).

 

Уравнение плоской бегущей волны

 

Колебания источника

Колебания приемника

.

 – волновое число, харак­те­ри­зующее число волн, укладыва­ющих­ся на отрезке 2p радиан.

 

– уравнение плоской бегущей волны           (1)

 

 – фаза волны, характеризует смещение от положения равновесия частиц, находящихся в момент времени t на расстоянии l от источника;

  – временна¢я часть фазы, определяет смещение частиц в данный момент времени;

– пространственная часть фазы, определяет смещение частиц на расстоянии l от источника колебаний.

Фазовая скорость

 

 

  .                         (2)

 

Фазовой скоростью v _ф скорость перемещения фазы волны. Зависимость фазовой скорости от частоты дисперсией волн, а среда, в которой наблюдается дисперсия волн, - диспергирующей средой.

Фазовая скорость пропорциональна частоте колебаний, а поскольку для частоты ограничений не существует, не существует ограничений и для фазовой скорости: она может быть больше скорости света в вакууме.