16. Понятия о волновых процессах.

Волновой процесс- распространение колебаний в упругой среде. В процессе распространения колебаний не происходит перенос массы вещества, а происходит только перенос энергии от одной точки к другой.

Поперечные и продольные волны.

Поперечная волна- волна, в которой колебания частиц вещества происходят перпендикулярно к распространению волн. Продольная волна- волна, в которой колебания частиц вещества происходят вдоль линии распространения волн.

Длина волны.

Длина волны ()- расстояние, на которое распространится волна за время, равное одному периоду колебаний.

Скорость распространения волны.

Скорость распространения волны- скорость перемещения гребня или впадины в поперечной волне и скорость сжатия и разжатия в продольной волне.

Фронт волны.

Фронт волны- совокупность точек, до которых дошел процесс распространения колебаний. В однородной среде плоский источник колебаний дает плоский фронт волны, а точечный- сферический.

3. Количество материи (масса) есть мера таковой, устанавливаемая пропорционально плотности и объёму её. Отметим сразу же, что это определение неудачное, т.к. неясно, что же такое плотность. Сейчас наоборот определяют плотность через массу, и определение Ньютона не используется.

Количество движения (импульс) есть мера такового устанавливаемая пропорционально скорости и массе. Это определение сохранилось до наших дней, хотя термин “Количество движения ” употребляется значительно реже, чем “импульс”.

Приложенная сила есть действие, производимое над телом, чтобы изменить его состояние покоя или равномерного прямолинейного движения .

Всякое тело оказывает сопротивление при попытке изменить величину и направление его скорости относительно ИСО. Это свойство называется инертностью. Физическая величина, характеризующая инертность – масса.

Импульс (количество движения)- величина, определяющая произведением массы тела на его скорость:

1.2. Системы отсчета. Инерциальные системы отсчета.

Совокупность Системы Координат и множества синхронизированных между собой часов в каждой точке пространства образуют Систему Отсчета (СО). Имеется бесконечное множество систем отсчета.

Инерциальные системы отсчета (ИСО).

Классическая механика Галилея-Ньютона строится на опытных законах Ньютона. Необходимо выбрать

такую систему отсчета, чтобы законы механики выглядели наиболее просто. Такую систему отсчета

позволяет выбрать 1-ый закон Ньютона. Именно 1-ый закон Ньютона предполагает существование

инерциальных систем отсчета (ИСО).

Существует такая система отсчета, в которой материальная точка, если исключить ее

взаимодействие со всеми иными телами, будет двигаться по инерции, т.е. сохранять свое состояние покоя

или равномерного прямолинейного движения. Такая система носит название ИСО, таким образом ИСО

связана с движением этих тел. Все остальные СО – неинерциальные СО.

Свободное тело (без взаимодействия) – это идеализация, их строго говоря нет. Т.к. ИСО связана со

свободным телом, то и ИСО – идеализация. Утверждение о существовании таких ИСО, хотя бы в принципе,

- один из основных законов природы. Важно, что можно ввести бесконечное множество ИСО, движущихся

относительно друг друга равномерно и прямолинейно, т.е. с постоянной скоростью, но по физическим

свойствам все они эквивалентны. Нет абсолютной ИСО.

Реализация ИСО.

Выбор ИСО на практике зависит от точности описания того или иного явления или задачи. Рассмотрим

несколько СО, которые с различной точностью можно рассматривать как инерциальные.

1) Для обычных механических задач часто рассматривают СО, связанную с поверхностью Земли, как

инерциальную. При этом можно считать ускорение силы тяжести постоянным и примерно равным g ≈

9.8 м/с2. Но для более строгих рассмотрений необходимо учитывать, что Земля вращается и система

отсчета, связанная с ней – неинерциальна.

Неинерциальные системы отсчета.

Неинерциальные системы отсчета (НСО)

До сих пор мы рассматривали физические явления и законы в инерциальных системах отсчета. Однако,

ИСО - это идеализация и реально наши системы отсчета являются неинерциальными.

Определение: Неинерциальной системой отсчета (НСО) называется система, движущаяся ускоренно

относительно инерциальной (ИСО).

Простейшие НСО - это системы, движущиеся ускоренно прямолинейно, и системы вращающиеся.

Задача состоит в том, чтобы найти уравнения движения в НСО, она сводится к установлению законов

преобразования сил и ускорений при переходе от ИСО к НСО.

Определения:

1) Условимся считать произвольно выбранную ИСО неподвижной, а движение относительно нее

абсолютным.

2) Если тело неподвижно в СО, которая движется относительно выбранной ИСО, то такое движение тела

назовем переносным.

3) Движение тела относительно движущейся СО назовем относительным.

Итак, абсолютное движение тела складывается из его относительного и переносного движения. Наша

цель - изучить относительное движение. Если движущаяся СО инерциальная, то уравнения динамики -

уравнения Ньютона. Поэтому рассмотрим СО, движущиеся ускоренно.

Поступательно движущиеся НСО.

5.Работа постоянной силы (или механическая работа) равна произведению модулей векторов силы и перемещения на косинус угла между этими векторами. Если на тело действует несколько сил, то берут их равнодействующую. A=Fscos. За 1 Дж принимают работу, совершаемую силой в 1Н на пути, равном 1 м, при условии, что направление силы и перемещения совпадают. [Дж]=[Н м].

Мощность.

Мощность- величина, равная отношению совершенной работы к промежутку времени, за который она совершена. [Ватт]=[Дж/с]. N=A/t=FS/t=F.

Энергия.

Энергия- способность тела совершать работу. Она бывает кинетическая (у движущегося тела) и потенциальная (у тела, поднятого над землей). В замкнутых системах энергия никуда не исчезает, а просто превращается из одного вида в другой и обратно. Сумма этих двух энергий составляет полную энергию тела.

Единицы измерения работы и мощности.

Работа измеряется в Джоулях (Дж). 1 Дж- работа, совершаемая силой в 1Н на пути, равном 1 м, при условии, что направление силы и перемещения совпадают. [Дж]=[Н м].

Мощность измеряется в Ваттах (Вт). 1 Вт- мощность при совершенной работе в 1 Н за время 1 с.

Кинетическая энергия.

Кинетическая энергия- изменение половины произведения массы тела на квадрат его скорости. E_K=mv²/2. Кинетическая энергия тела массы m, движущегося со скоростью v, равна работе, которую нужно совершить, чтобы сообщить телу эту скорость. Кинетическая энергия- физическая величина, характеризующая движущееся тело; изменение этой величины равно работе силы, приложенной к телу. Теорема о кинетической энергии: работа силы (или равнодействующих сил) равна изменению кинетической энергии. A=E_K1-E_K2.

Связь между приращением кинетической энергии тела и работой приложенных к нему сил.

Изменение кинетической энергии материальной точки равно работе действующих на нее сила. x=_Нt+at²/2= _Нt+Fcos(t)²/2m= _Н(m_К-m_Н)/Fcos+ Fcos( m_К-m_Н)²/2m(Fcos)². A= Fxcos= m_К²/2-m_Н²/2= K_К-K_Н=K Для этого использовали следующие формулы: a= Fcos/m, Fcost= m_К-m_Н t= (m_К-m_Н)/Fcos.