Методические рекомендации для лабораторных занятий по изучению раздела общей физики "Механика". Филимонова Л.В - 60 стр.

                                     60



Цель работы: познакомиться с основными характеристиками волновых
             процессов; изучить методы измерения скорости звука в га-
             зах; экспериментально определить скорость звука в возду-
             хе методом стоячей волны.
Приборы и принадлежности: металлическая труба с поршнем, звуковой
               генератор ЗГМ, микрофон, масштабная линейка, кусок
               мела.


                      Краткая теория волн.

      Любая частица упругой среды, выведенная из положения равнове-
сия, под действием упругих сил стремиться возвратиться в первоначальное
положение и совершает колебания. Если смещения невелики, упругая сила
прямо пропорциональна смещению, и колебания будут совершаться по
гармоническому закону:      y = y0 sin(ωt + ϕ 0 ) (1), где y - величина сме-
щения точки; y 0 и   ϕ - амплитуда и начальная фаза колебаний, определяе-
мые начальными условиями (выбором начала отсчета времени можно до-
биться выполнение ϕ 0 = 0 ).
      Колебание одной частицы не остается локализованным – начинают
колебаться соседние с ней частицы, затем следующие и т.д.; такая сово-
купность колеблющихся частиц образует волну. Скорость распространения
колебаний (волны), зависящая от природы среды, и амплитуда колебаний
определяют величину смещения каждой частицы в заданный момент вре-
мени. Распределение величин смещений частиц в волне в зависимости от
времени и положения частицы описывается уравнением волны, имеющим
вид:
                   x               t   x                t x
  y = y0 sin ω (t − ) = y0 sin 2π ( − ) = y0 sin 2π ( − )            (2),
                   c               T Tc                 T λ
где х – расстояние частицы от начала координат, с – скорость распростра-
нения волны, Т – период колебания, λ - длина волны. Скорость распро-