《大学物理》课程PPT教学课件：第十五章 机械波（15.1）机械波的几个概念

15-1机械浪的几个概念 第十五章机械浪 波动是振动的传播过程 振动是激发波动的波源 机械波机械振动在弹性介质中的传播 波动 电磁波交变电磁场在空间的传播 两 类☆机械波的传播需 类能量传播 波有传播振动的介质; 波日反射 不 的日折射 同电磁波的传播可 共 之不需介质 同干涉 处 特符射 征

15 – 1 机械波的几个概念 第十五章 机械波 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

15-1机械浪的几个概念 第十五章机械浪 机械波的形成 机械波:机械振动在弹性介质中的传播 产生条件:1)波源;2)弹性介质 波源 弹性作用 _介质「 机械波 注意 波是运动状态的传播,介质的 质点并不随波传播

15 – 1 机械波的几个概念 第十五章 机械波 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

15-1机械浪的几个概念 第十五章机械浪 横波与纵波 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) 0°9999999999急皇9急9息息身皇 曰mw[m 特征:具有交替出现的波峰和波谷

15 – 1 机械波的几个概念 第十五章 机械波 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

15-1机械浪的几个概念 第十五章机械浪 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

15 – 1 机械波的几个概念 第十五章 机械波 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

15-1机械浪的几个概念 第十五章机械浪 三波长波的周期和频率波速 波长λ:沿波的传播方向,两个相邻的、相 位差为2π的振动质点之间的距离,即一个完整 波形的长度

15 – 1 机械波的几个概念 第十五章 机械波 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.  2π O y A - A  u x 

15-1机械浪的几个概念 第十五章机械浪 宁周期T:波前进一个波长的距离所需要 的时间. 频率V:周期的倒数,即单位时间内波 动所传播的完整波的数目. v=1/T 早波速L: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) T 注意女周期或频率只决定于波源的振动

15 – 1 机械波的几个概念 第十五章 机械波  周期 ：波前进一个波长的距离所需要 的时间. T  =1 T    = = T u Tu u = =    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）. u 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！

15-1机械浪的几个概念 第十五章机械浪 波速与介质的性质有关,O为介质的密度 G切变模量 横波 固体 E弹性模量 Ve 纵波 K体积模量 液、气体L 343m/s空气,常温 如声音的传播速14000m/s左右,混凝士

15 – 1 机械波的几个概念 第十五章 机械波 波速 u 与介质的性质有关，  为介质的密度. 如声音的传播速度 4000 m s 343 m s 空气，常温 左右，混凝土  G u =  E u =  K u = 横 波 固体 纵 波 液、气体 切变模量 弹性模量 体积模量

15-1机械浪的几个概念 第十五章机械浪 四波线波面波前 波前 波 球面波波线 平面波

15 – 1 机械波的几个概念 第十五章 机械波 四 波线 波面 波前 *   球 面 波 平 面 波 波前 波面 波线

15-1机械浪的几个概念 第十五章机械浪 例1在室温下,已知空气中的声速v为340m/s, 水中的声速l2为1450m/,求频率为200Hz和2000Hz 的声波在空气中和水中的波长各为多少? 解由=,频率为200Hz和2000z的声波在 空气中的波长 340m·S 1.7m2==017m 200HZ 在水中的波长 1450m·s =725m=2=0.725m VI 200Hz

15 – 1 机械波的几个概念 第十五章 机械波 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？ 1 u u2 1.7 m 200Hz 340m s 1 1 1 1 =  = = -   u 0.17 m 2 1 2 = =   u 7.25 m 200Hz 1450m s 1 1 2 1 =   = = -   u 0.725 m 2 2 2  = =   u 在水中的波长 解 由 ，频率为200 Hz和2000 Hz 的声波在   u = 空气中的波长

15-1机械浪的几个概念 第十五章机械浪 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l与压强P的关 系为u=√m/,与温度T的关系为=y√zRT/M 式中y为气体摩尔热容之比,P为密度,R为摩尔气体常 数,M为摩尔质量 解(1)气体中纵波的速度=√K/K=、迎 d pⅣ=常量yd+ydp=0 dp=_p K=p 由理想气体状态方程物 RT u=vyRT /M

15 – 1 机械波的几个概念 第十五章 机械波 解 （1）气体中纵波的速度 u = K  V p K V d d = - pV =常量 d d 0 1 + = - pV V V p    V p V p  = - d d K = p u = p  RT Mp 由理想气体状态方程  = u = RT M 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. u = p  u = RT M   u p