Колебания и волны. Звук. Ультразвук

1. Колебания. Гармонические колебания. Характеристики колебаний: амплитуда, период, частота, циклическая частота, фаза. Колебания – повторяющиеся движения или изменения состояния (переменный электрический ток, движение маятника, работа сердца и пр.). Всем колебаниям, независимо от их природы присущи некоторые общие закономерности. В зависимости от характера взаимодействия колеблющейся системы с окружающими телами различают колебания свободные, вынужденные и автоколебания. Колебания распространяются в среде в виде волн. Колебания, при которых изменения физических величин происходят по закону косинуса или синуса (гармоническому закону), называются гармоническими колебаниями. Гармонические колебания можно описать уравнением: x = x_mcos( t + o) или x = x_msin( t + o), где x - смещение тела от положения равновесия в момент времени t, xm - максимальное смещение тела от положения равновесия. Модуль максимального смещения x_m тела от положения равновесия называется амплитудой колебания. [м] Величина, стоящая под знаком косинуса или синуса, называется фазой гармонического колебания: = t + o.(Фаза колебаний - аргумент функции, описывающий величину, изменяющуюся по закону гармонического колебания. Фаза гармонических колебаний - величина безразмерная и выражается в радианах.) Фаза колебаний в начальный момент времени t = 0, называется начальной фазой. Величина - циклическая частота колебания - физическая величина, равная произведению частоты колебаний v на 2π: w = 2 π v;. [1/c] Частота – число колебаний, совершаемых в единицу времени. [Гц]=[с^-1] Период - время между двумя последовательными прохождениями системы через одно и то же положение в одном и том же направлении.(время, за которое волна проходит расстояние, равное длине волны – расстояние между соседними точками среды, колеблющимися в одинаковых фазах). [с]