《普通物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）机械波的产生和传播

§16-1机械波的产生和传播 波动是振动的传播过程。 机械浪:机械振动在介质中的传播过程。 电磁浪:变化的电场和变化的磁场在空 问的传播过程。 1.机械波产生的条件 波源 产生机械振动的振源 弹性介质—传播机械振动的介质 注:浪动是波源的振动状态或振动能量在介质中 的传播,介质的质点并不随浪前进。 世可页哂回中助

§16-1 机械波的产生和传播 1. 机械波产生的条件 波动是振动的传播过程。 机械波：机械振动在介质中的传播过程。 弹性介质 注：波动是波源的振动状态或振动能量在介质中 的传播，介质的质点并不随波前进。 波源 产生机械振动的振源 传播机械振动的介质 电磁波：变化的电场和变化的磁场在空 间的传播过程

2横波和纵波 横波:质点的振动方向和浪的传播方向垂直。 纵浪:质点的振动方向和浪的传播方向平行。 浪谷 浪峰 振动方向传播方向波密 波疏 注:在固体中可以传播横浪或纵波,在液体、 气体(因无剪切效应)中只能传播纵波

2.横波和纵波 横波：质点的振动方向和波的传播方向垂直。 注：在固体中可以传播横波或纵波，在液体、 气体(因无剪切效应)中只能传播纵波。 纵波：质点的振动方向和波的传播方向平行。 振动方向 传播方向 波谷 波峰 波密 波疏

横波和纵波 纵浪和横浪的传播过程: HH|十 当波源作简谐振动时 介质中各个质点也作简 谐振动,这时的浪动称 为简谐波(正弦浪或余弦 多个质点共同振动形成波 波)。 )不》回审

横波和纵波 当波源作简谐振动时， 介质中各个质点也作简 谐振动，这时的波动称 为简谐波(正弦波或余弦 波)。 纵波和横波的传播过程：

3波阵面和波射线 波阵面:在浪波动过程中,把振动相位相同的点连成 的面(简称波面)。 波前:在任何时刻,波面有无数多个,最前方的浪 面即是浪前。波前只有一个。 波线:沿浪的传播方向作的一些带箭头的线。波线 的指向表示浪的传播方向 平面波:波面为平面 球面波:浪面为球面 柱面浪:波面为柱面 )不》回审

3.波阵面和波射线 波线：沿波的传播方向作的一些带箭头的线。波线 的指向表示波的传播方向。 波阵面：在波动过程中，把振动相位相同的点连成 的面(简称波面)。 波前：在任何时刻，波面有无数多个，最前方的波 面即是波前。波前只有一个。 平面波：波面为平面 球面波：波面为球面 柱面波：波面为柱面

波阵面和液射线 平面波 球面波 波线波阵面 波线波阵面 注 1、在各向同性介质中传播时,波线和浪阵面垂直。 2、在远离波源的球面波波面上的任何一个小部份, 都可视为平面波。 )不》回审

波阵面和波射线 平面波 球面波 波 线 波 阵 面 波 阵 面 波 线 1、在各向同性介质中传播时，波线和波阵面垂直。 注： 2、在远离波源的球面波波面上的任何一个小部份， 都可视为平面波

波阵面和液射线 球面浪、柱面波的形成过程 )不》回审

球面波、柱面波的形成过程： 波阵面和波射线

4、波的传播速度 波速:单位时间内一定的振动状态所传播的距离 用l示,是描述振动状态在介质中传播快慢程度的物 理量,的值通常取决于介质的弹性和质量密度。 基本概念 !↓!f 正压力 S一受力面积 -f 一受力前立方体的体积 受力后立方体的体积 f t tf (容变情形) △=-V一体积的增量 P=f/S一应力或胁强△-应变或胁变 页啊回)审

4.波的传播速度 波速：单位时间内一定的振动状态所传播的距离， 用 表示，是描述振动状态在介质中传播快慢程度的物 理量， 的值通常取决于介质的弹性和质量密度。 u u 基本概念 f f f f p = f S —应力或胁强 V V —应变或胁变 f —正压力 S—受力面积 V —受力前立方体的体积 V'—受力后立方体的体积 V =V'−V —体积的增量 (容变情形)

的播速度 体变模量B= (对于流体B= △V f 1+△l (长变情形) f S一横截面积 (切变情形) △//-应变或胁变 σ=f/S-应力或胁强—切向力 杨氏模量y=_f/S S一柱体底面积 △ll 切变模量G=/S 6

波的传播速度 V V p B  体变模量 = − V p V B   = − 1 （对于流体 ） f f (长变情形) l l + l  = f S —应力或胁强 l l —应变或胁变 S—横截面积 l l f S Y  杨氏模量 = − f f (切变情形) f —切向力 S —柱体底面积  f S 切变模量 G = − 

波阵面和液射线 流体中传播声速=√Bp 对于理想气体,有u=、T分别为理想 气体的摩尔质量,比热容比,普适气体常数,热力 学温度。 液体的表面可出现有重力和表面张力所引起的表 面浪,其速度计算式为: g4,212mh 2丌p h一液体深度T-表面张力系数g—重力加速度 1一波长一液体密度th-双曲正切函数

流体中传播声速 u = B  对于理想气体，有 , M,g,R, T 分别为理想 气体的摩尔质量，比热容比，普适气体常数，热力 学温度。 u = gRT M 液体的表面可出现有重力和表面张力所引起的表 面波，其速度计算式为：      g T h u 2 th 2 2       = + h —液体深度  —波长 T —表面张力系数  —液体密度 g —重力加速度 th —双曲正切函数 波阵面和波射线

波阵面和液射线 浅水波(h)λu=√84/2 团体介质中的横波和纵波声速表达式: 横波u=G/p纵波u=、Y/p 柔软细索和弦线中横浪的传播速度 横波u=√F F一细索或弦线中张力 H一细索或弦线单位长度的质量

浅水波( ) h   u = gh 深水波( ) h   u = g 2 固体介质中的横波和纵波声速表达式： 横波 u = G  纵波 u = Y  柔软细索和弦线中横波的传播速度： 横波 u = F  F —细索或弦线中张力  —细索或弦线单位长度的质量 波阵面和波射线