Вопросы к разделу 6 «Волновое движение»

1. Что называется волновым процессом?

2. Какие волны называются продольными?

3. Какие волны называются поперечными?

4. Что называется длиной волны?

5. Что называется периодом волны?

6. Что называется частотой волны?

7. От чего зависит скорость распространения волны?

8. Где возникают поверхностные волны?

9. Чему равна энергия волнового движения? Формула и формулировка.

10. Что называется потоком энергии?

11. Что называется плотностью потока энергии?

12. Дайте определение энергии участка волны.

13. Какие волны называются стоячими?

14. Дайте определение явлению Доплера.

15. Какие точки волны называются узлами?

16. Какие точки волны называются пучностями?

17. Запишите частоты распространения звуковых волн.

7. Элементы механики сплошных сред

7.1. Свойства и строение жидкостей

Жидкости – тела, которые имеют определенный объем, но не имеют упругости формы.

Жидкости – это вещества, которые обладают свойствами как газов, так и твердых тел. Перечислим основные свойства.

Силы межмолекулярного взаимодействия (вандерваальсовы силы являются преобладающими).

Уравнение Ван-дер-Ваальса:

(Р + Р^′)(V – b) = RT,

данное для газов, для жидкостей упрощается вследствие того, что молекулярное давление Р^´ >> P_ат (в ~ 10⁵ – 10⁶ раз). Уравнение имеет вид:

(162)

Малая сжимаемость объясняется тем, что небольшое уменьшение расстояния между молекулами приводит к появлению больших сил межмолекулярного отталкивания.

Рис. 109. График сжимаемости

Коэффициент сжимаемости К равен:

. (163)

Текучесть жидкости объясняется на основе представления о характере теплового движения молекул, как и в газах, только перемещение молекул жидкости будет значительно меньше. В отличие от твердых тел при сдвиге слоев жидкости силы упругости отсутствуют, поэтому в жидкости действуют лишь силы внутреннего трения.

Вязкость жидкости η зависит от температуры (Т) и давления (Р).

Постоянная внешняя сила F, действующая на жидкость, приводит к преимущественной направленности скачков частей жидкости вдоль направления действия силы. Следствием этого является поток частиц вдоль направления действия силы, то есть текучесть.

Мера текучести С:

. (164)

Целый ряд фактов свидетельствует о том, что по структуре жидкости ближе к твердым телам, чем к газам.

Жидкости изотропны, за исключением жидких кристаллов, анизонтропность которых в ряде физических свойств связана с преобладанием у них в различных микрообъемах определенной ориентации молекул.

В случае нарушения пространственной однородности плотности ρ, температуры Т или скорости v упорядоченного движения возникают явления переноса, подчиняющиеся тем же дифференциальным уравнениям, что и соответствующие явления в газах. Однако значения коэффициента переноса (η, D, λ) и их формулы значительно иные.

Жидкости ассоциированные (полярные) и неассоциированные (дипольный момент молекул равен нулю).

ε_асс ≈ 1 (гексан, бензол);

ε_неас от 2 (углеводороды) до 81 (вода).

Тепловое расширение жидкостей выражается формулой:

V_t = V₀(1 + βt), (165)

где β – коэффициент теплового расширения жидкостей.

β = β(Т, Р) при повышении Т – β возрастает быстро, при повышении Р – β уменьшается медленно.

Вода обладает аномальным тепловым расширением. В интервале температур от 0 до 3,98 ºС объем воды уменьшается при нагревании (β < 0) и при t = 3,98 ºС вода достигает наибольшей плотности (β = 0).