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如何看機械波

發布時間:2022-07-26 04:11:55

❶ 求助,關於物理中機械波的問題

機械振動在介質中的傳播稱為機械波(mechanical wave)。機械波與電磁波既有相似之處又有不同之處,機械波由機械振動產生,電磁波由電磁振動產生;機械波的傳播需要特定的介質,在不同介質中的傳播速度也不同,在真空中根本不能傳播,而電磁波(例如光波)可以在真空中傳播;機械波可以是橫波和縱波,但電磁波只能是橫波;機械波與電磁波的許多物理性質,如:折射、反射等是一致的,描述它們的物理量也是相同的。常見的機械波有:水波、聲波、地震波。

機械波與機械振動的關系

機械振動產生機械波,機械波的傳遞一定要有介質,有機械振動但不一定有機械波產生。

形成條件

波源

波源也稱振源,指能夠維持振動的傳播,不間斷的輸入能量,並能發出波的物體或物體所在的初始位置。波源即是機械波形成的必要條件,也是電磁波形成的必要條件。

波源可以認為是第一個開始振動的質點,波源開始振動後,介質中的其他質點就以波源的頻率做受迫振動,波源的頻率等於波的頻率。

介質

廣義的介質可以是包含一種物質的另一種物質。在機械波中,介質特指機械波藉以傳播的物質。僅有波源而沒有介質時,機械波不會產生,例如,真空中的鬧鍾無法發出聲音。機械波在介質中的傳播速率是由介質本身的固有性質決定的。在不同介質中,波速是不同的。

下表給出了0℃時,聲波在不同介質的傳播速度,數據取自《普通高中課程標准實驗教科書-物理(選修3-4)》(2005年)[2]。單位v/m·s^-1

質點運動

機械波在傳播過程中,每一個質點都只做上下(左右)的簡諧振動,即,質點本身並不隨著機械波的傳播而前進,也就是說,機械波的一質點運動是沿一水平直線進行的。例如:人的聲帶不會隨著聲波的傳播而離開口腔。簡諧振動做等幅震動,理想狀態下可看作做能量守恆的運動.阻尼振動為能量逐漸損失的運動.

為了說明機械波在傳播時質點運動的特點,現已繩波(右下圖)為例進行介紹,其他形式的機械波同理[2]。

繩波

繩波是一種簡單的橫波,在日常生活中,我們拿起一根繩子的一端進行一次抖動,就可以看見一個波形在繩子上傳播,如果連續不斷地進行周期性上下抖動,就形成了繩波[2]。

把繩分成許多小部分,每一小部分都看成一個質點,相鄰兩個質點間,有彈力的相互作用。第一個質點在外力作用下振動後,就會帶動第二個質點振動,只是質點二的振動比前者落後。這樣,前一個質點的振動帶動後一個質點的振動,依次帶動下去,振動也就發生區域向遠處的傳播,從而形成了繩波。如果在繩子上任取一點繫上紅布條,我們還可以發現,紅布條只是在上下振動,並沒有隨波前進[2]。

由此,我們可以發現,介質中的每個質點,在波傳播時,都只做簡諧振動(可以是上下,也可以是左右),機械波可以看成是一種運動形式的傳播,質點本身不會沿著波的傳播方向移動。

對質點運動方向的判定有很多方法,比如對比前一個質點的運動;還可以用「上坡下,下坡上」進行判定,即沿著波的傳播方向,向上遠離平衡位置的質點向下運動,向下遠離平衡位置的質點向上運動。

傳播本質

在機械波傳播的過程中,介質里本來相對靜止的質點,隨著機械波的傳播而發生振動,這表明這些質點獲得了能量,這個能量是從波源通過前面的質點依次傳來的。所以,機械波傳播的實質是能量的傳播,這種能量可以很小,也可以很大,海洋的潮汐能甚至可以用來發電,這是維持機械波(水波)傳播的能量轉化成了電能。

惠更斯原理(Huygens principle)

惠更斯原理用於解釋球面波和平面波的傳播,此外還可以解釋波的反射、衍射的現象

在總結許多實驗的基礎上,荷蘭科學家惠更斯提出:介質中波陣面上每一個點(有無數個)都可以看成一個新的波源,這些新的波源發出的子波。經過一定時間後,這些子波的包絡面就構成下一時刻的波面[2]。

根據惠更斯原理,我們可以解釋球面波的波面是怎樣形成的,右圖中,點波源O發出的波在t時刻的波面是一個球面S1,該球面上每一個點都可以看成一個新的點波源,它們各自向前發出球面子波,下一時刻(t+△t)新的波面S2,就是這些子波波面相切的包絡面;平面波同理。

惠更斯原理的局限

①沒有說明子波的強度分布問題;

②沒有說明波為什麼只能向前傳播,而不向後傳播的問題。

後來,菲涅耳對惠更斯原理作了重要的補充,形成惠更斯-菲涅耳原理,這些缺陷才被克服。

隨著機械波的傳播,介質中的分子振動起來。根據分子的振動方向和波傳播的傳播方向之間的關系,可以把機械波分為橫波和縱波兩類。

物理學中把分子的振動方向與波的傳播方向垂直的波,稱作橫波。在橫波中,凸起的最高處稱為波峰,凹下的最低處稱為波谷。繩波是常見的橫波。

物理學中把分子的振動方向與波的傳播方向在同一直線的波,稱作縱波。分子在縱波傳播時來回振動,其中分子分布最密集的地方稱為密部,分子分布最稀疏的地方稱為疏部。

聲波是常見的縱波。

波形曲線

如果在繩子波動的某個時刻拍下照片,就能得到該時刻的波形。這個波形是由同一時刻具有不同位移的繩上各質點組成的。如果在波形上添加一個坐標系,就可以得到該時刻這個波的圖像。用橫坐標x表示沿波傳播方向上各個質點的平衡位置,用縱坐標y表示各個質點離開平衡位置的大小,規定位移方向向上為正值。在坐標平面上,以某一時刻各個質點的x、y值描出各對應點,在用光滑的曲線連接起來,就得到該時刻波的圖像,也稱波形曲線或波形。在波的圖像上,通常用箭頭表示出波的傳播方向。

波形曲線與振動圖像有差別,振動圖像是振動物體在不同時刻的位移,而波形曲線則是一個特定時刻所有質點的位移。

波形曲線上,我們可以讀出同一時刻所有質點的位移、方向,以及波長、周期等物理量。

簡諧波(simple harmonic wave)

如果介質中各個質點做簡諧運動,它所形成的波就是一種最基本、最簡單的波,稱為簡諧波,它的波形是正弦(或餘弦)曲線。其他波可以看成是若干個簡諧波合成的[2]。

物理描述

描述機械波的物理量同樣適用於電磁波,因此,這里「機械波」簡稱「波」

波長(wave length)

沿著波的傳播方向,兩個相鄰的、相對平衡位置的位移和振動方向總是相同的質點間的距離稱作波長,常用λ表示[2]。在橫波中,波長等於「波峰-波峰」的長度或「波谷-波谷」的長度;在縱波中,波長等於「密部-密部」或「疏部-疏部」的長度。

頻率與周期

波上任意一個質點完成一次全振動所需時間稱為周期,常用T表示,單位是s;介質中的質點單位時間內完成全振動的次數叫做波的頻率,常用f表示,單位是Hz。頻率是周期的倒數。

波速(wave speed)

波速是單位時間內波在介質中傳播的距離,為波長和頻率的乘積(v=λf),表示波在的傳播速度。機械波在特定介質中的傳播速度是固定的。

希望我能幫助你解疑釋惑。

❷ 機械波圖像的速度大小怎麼看怎麼比速度大小

絕對值大小表示離開平衡位置的位移大小,根據F=-KX和F=Ma可知。位移大質量相同的物體加速度就大波形圖中比較兩點的縱坐標

❸ 在機械波的圖象中,怎樣判定波的傳播方向

機械波在傳播過程中,每一個質點都只做上下(左右)的簡諧振動,即,質點本身並不隨著機械波的傳播而前進,也就是說,機械波的一質點運動是沿一水平直線進行的。例如:人的聲帶不會隨著聲波的傳播而離開口腔。簡諧振動做等幅震動,理想狀態下可看作做能量守恆的運動.阻尼振動為能量逐漸損失的運動。

對質點運動方向的判定有很多方法,比如對比前一個質點的運動;還可以用「上坡下,下坡上」進行判定,即沿著波的傳播方向,向上遠離平衡位置的質點向下運動,向下遠離平衡位置的質點向上運動。

概述

隨著機械波的傳播,介質中的質點振動起來。根據質點的振動方向和波傳播的傳播方向之間的關系,可以把機械波分為橫波和縱波兩類。

橫波

物理學中把質點的振動方向與波的傳播方向垂直的波,稱作橫波。在橫波中,凸起的最高處稱為波峰,凹下的最低處稱為波谷。

繩波是常見的橫波。

縱波

物理學中把質點的振動方向與波的傳播方向在同一直線的波,稱作縱波。質點在縱波傳播時來回振動,其中質點分布最密集的地方稱為密部,質點分布最稀疏的地方稱為疏部。

聲波是常見的縱波。

(3)如何看機械波擴展閱讀

判定定理

要把物體看作質點,就要看所研究問題的性質,而與物體本身無關。所以,能否將物體看作質點需要滿足其中之一:

當物體的大小與所研究的問題中其他距離相比為極小時。

一個物體各個部分的運動情況相同,它的任何一點的運動都可以代表整個物體的運動。

理想化條件下,滿足條件有:

(1)物體上所有點的運動情況都相同,可以把它看作一個質點。

(2)物體的大小和形狀對研究問題的影響很小,可以把它看作一個質點。

(3)轉動的物體,只要不研究其轉動且符合第2條,也可看成質點。

可視為質點的運動物體有以下兩種情況:

(1)運動物體的形狀和大小跟它所研究的問題相比可忽略不計,如研究地球繞太陽的公轉,可把地球當作一質點。

(2)做平動的物體,由於物體上各點的運動情況相同,可以用一個點代表整個物體的運動。

參考資料來源:網路-機械波

參考資料來源:網路-質點

❹ 機械波的波傳播方向應該怎麼看,怎樣區分

機械波的波傳播方向應該怎麼看,怎樣區分
哈?這要看題目的。一般來說他會告訴你其中一個質點,如果它將向上運動,而他左邊的是一個波峰那這個就是向右傳遞的

❺ 怎麼判斷一段看不見的機械波是橫波還是縱波

【橫波】質點的振動方向與波的傳播方向垂直,這樣的波稱為「橫波」。橫波在傳播過程中,凡是波傳到的地方,每個質點都在自己的平衡位置附近振動。由於波以有限的速度向前傳播,所以後開始振動的質點比先開始振動的質點在步調上要落後一段時間,即存在一個位相差。橫波的傳播,在外表上形成一種「波浪起伏」,即形成波峰和波谷,傳播的只是振動狀態,媒質的質點並不隨波前進。實質上,橫波的傳播是由於媒質內部發生剪切變形(即是媒質各層之間發生平行於這些層的相對移動)並產生使體元恢復原狀的剪切彈性力而實現的。否則一個體元的振動,不會牽動附近體元也動起來,離開平衡位置的體元,也不會在彈性力的作用下回到平衡位置。
固體有切變彈性,所以在固體中能傳播橫波,液體和氣體沒有切變彈性,因此只能傳播縱波,而不能傳播橫波。
液體表面形成的水波是由於重力和表面張力作用而形成的,表面每個質點振動的方向又不和波的傳播方向保持垂直,嚴格說,在水表面的水波並不屬於橫波的范疇,因為水波與地震波都是既有橫波又有縱波的復雜類型的機械波。為簡便起見,有的書中仍將水波列為橫波。
縱波】亦稱「疏密波」。振動方向與波的傳播方向一致的波稱為縱波。縱波的傳播過程是沿著波前進的方向出現疏、密不同的部分。實質上,縱波的傳播是由於媒質中各體元發生壓縮和拉伸的變形,並產生使體元恢復原狀的縱向彈性力而實現的。因此縱波只能在拉伸壓縮的彈性的媒質中傳播,一般的固體、液體、氣體都具有拉伸和壓縮彈性,所以它們都能傳遞縱波。聲波在空氣中傳播時,由於空氣微粒的振動方向與波的傳播方向一致所以是縱波。

❻ 高中物理機械波圖像怎麼看,比如什麼位移方向之類的

機械復波圖像描述某一制時刻給個質點的振動情況
1、位移y:質點到平衡位置的距離,方向指向平衡位置
2、從圖像可以直接確定,波長λ,振幅A,根據波的傳播方向確定質點的振動方向;根據質點振動方向確定波的傳播方向
3、振動和波的聯系:在機械波的傳播過程中,振源振動帶動周圍質點做受迫振動,每個質點的振動周期相同 ,由v=λ/T=λf 求波速。

❼ 如何通過機械波的圖像判斷該機械波的運動方向,詳情看內部描述。

上坡下坡是個方法,可以從點運動判斷傳播方向(也可以反之)。樓上的版沒錯是你沒理解權。
還有就是你想像把鉛筆插進波形圖,用點來控制鉛筆的運動方向即波方向。
從點的運動趨勢來判斷波運動方向。
方法很多,這是很簡單的問題。多點空間想像就沒問題了。

❽ 機械波圖像怎麼看方向

有具體的完整的題目嗎

❾ 機械波的波傳播方向應該怎麼看,怎樣區分正方向還是負方向

這個得看質點震動方向,往傳播方向看。上坡向下,下坡向上

❿ 機械波中怎麼看質點的振動方向

首先找波源,看機械波中更靠近波源的點在它的上方還是下方。
因為每個點的振動都是被更靠近波源的點帶動的,所以如果更靠近波源的點在它(側)上方,那麼它就會被帶著向上振,否則就是向下振

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