21. Көлденең және бойлық толқындар. Қума толқын теңдеуі
Тұтас ортадағы тербелістің таралу процесі толқын деп аталады. Серпімді орталарда таралатын тебелістер серпімді немесе механикалық толқындар деп аталады. Егер толқынның таралуы кезінде орта бөлшектері гармониялық тербелісте болса, онда толқын гармониялық деп аталады.
Толқындар көлденең және бойлық болып бөлінеді. Көлденең толқында орта бөлшектері толқынның таралу бағытына перпендикуляр бағытта, бойлық толқында – таралу бағыты бойында тербеледі.
Көлденең толқын
Суретте х өсі бойымен таралған көлденең толқынның пайда болуы мен таралуы көрсетілген. Әр қатарда бірнеше бөлшектің берілген уақыттағы орындары бейнеленген. Орта бөлшектері тепе-теңдік нүктесінің маңайында жоғары-төмен тербеледі.
Бөлшектер толқынның таралу бағытындағы келесі бөлшектерге тербелмелі қозғалыс энергиясын тасымалдайды, бірақ өздері алға қарай орын ауыстырмайды. Барлық толқындардың негізгі ерекшелігі – толқындық процесте зат тасымалданбайды, энергия тасымалданады.
Бірдей
фазада
тербелетін ең жақын нүктенің ара
қашықтығы толқын
ұзындығы
деп аталады. Бұл шама толқынның тербеліс
Т
периоды мен жылдамдығының көбейтіндісіне
тең:
.
Мұндағы
–
толқынның таралу жылдамдығы;
– тербеліс жиілігі.
Толқынның таралуы кезінде белгілі көлемдегі барлық бөлшектер бірге тербеледі. Нақты уақытта толқын жеткен нүктелердің геометриялық орны толқын шебі деп аталады. Бірдей фазада тербелетін нүктелердің геометриялық орны толқындық бет деп аталады. Толқындық бет формасы әртүрлі болуы мүмкін. Ең қарапайым жағдайда толқындық бет жазықтық немесе сфера. Сәйкесінше олар жазық немесе сфералық деп аталады. Жазық толқынның толқындық беттері – өзара параллель жазықтықтар, сфералық толқынның толқындық беттері – центрлері ортақ сфералар жиыны.
Толқын
теңдеуі тербелістегі
бөлшектердің
ығысуының
координаталар
мен
уақытқа
тәуелділігін сипаттайды:
Толқын
көзі орналасқан координатасы
жазықтықтағы нүктелер тербелісі
болсын. Онда толқын көзінен х
қашықтықтағы В
нүктесіндегі орта бөлшектері де осы
заң бойынша, бірақ
(мұндағы
– толқының таралу жылдамдығы) уақытқа
кешігіп тербеледі:
В
нүктесін кез-келген жерден таңдауға
болады. Сондықтан
теңдеуін
жазық қума
толқын теңдеуі
деп атайды. Жалпы жағдайда бұл теңдеуді
мына түрде жазуға болады:
Мұндағы:
– толқын
амплитудасы;
– толқынның
фазасы;
–циклдік
жиілік;
– тербелістің
бастапқы фазасы.
Бұл теңдеуге жылдамдық (
)
және циклдік жиілік (
)
өрнектерін қойсақ келесі формуланы
табамыз:
Егер
толқындық сан ұғымын енгізсек (
),
онда жазық қума
толқын теңдеуін келесі түрде жазуға
болады:
22. Термодинамикалық жүйелер және олардың параметрлері: қысым, температура, көлем
Термодинамикалық жүйе деп бір-бірімен және сыртқы денелермен зат пен энергия алмасушы дараланған макроскопиялық денелер жүйесін айтады.
Жүйенің
күйін сипаттау үшін жүйенің термодинамикалық
параметрлері (күй
параметрлері)
деп аталатын физикалық шамалар
енгізілген. Оларға р
–
қысым,
– көлем, Т
– температура, п
– концентрация және т.б. жатады.
Қысым
р
–
дененің
бірлік бетіне нормаль бойымен әсер
ететін күшке тең шама
Өлшем
бірлігі
– Па (Паскаль) (
).
Жүйенің температурасы – оның бөлшектерінің жылулық қозғалыс қарқынының өлшемі. Физикада бірнеше температуралық шкала қолданылады. Мысалы, Кельвин (T) және Цельсий (t) шкалаларындағы температуралар өзара
T = t + 273,15
өрнегімен байланысқан.
Қалыпты күйде термодинамикалық параметрлер келесі мәндерге тең болады:
p=1,013· 105 Па, VM=22,4· 10-3 м3 , T=273,15K .
Термодинамикалық процесс деп жүйенің кез-келген параметрінің өзгерісін айтады.