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如何看机械波

发布时间:2022-07-26 04:11:55

❶ 求助,关于物理中机械波的问题

机械振动在介质中的传播称为机械波(mechanical wave)。机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处,机械波由机械振动产生,电磁波由电磁振动产生;机械波的传播需要特定的介质,在不同介质中的传播速度也不同,在真空中根本不能传播,而电磁波(例如光波)可以在真空中传播;机械波可以是横波和纵波,但电磁波只能是横波;机械波与电磁波的许多物理性质,如:折射、反射等是一致的,描述它们的物理量也是相同的。常见的机械波有:水波、声波、地震波。

机械波与机械振动的关系

机械振动产生机械波,机械波的传递一定要有介质,有机械振动但不一定有机械波产生。

形成条件

波源

波源也称振源,指能够维持振动的传播,不间断的输入能量,并能发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要条件,也是电磁波形成的必要条件。

波源可以认为是第一个开始振动的质点,波源开始振动后,介质中的其他质点就以波源的频率做受迫振动,波源的频率等于波的频率。

介质

广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中,介质特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时,机械波不会产生,例如,真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中,波速是不同的。

下表给出了0℃时,声波在不同介质的传播速度,数据取自《普通高中课程标准实验教科书-物理(选修3-4)》(2005年)[2]。单位v/m·s^-1

质点运动

机械波在传播过程中,每一个质点都只做上下(左右)的简谐振动,即,质点本身并不随着机械波的传播而前进,也就是说,机械波的一质点运动是沿一水平直线进行的。例如:人的声带不会随着声波的传播而离开口腔。简谐振动做等幅震动,理想状态下可看作做能量守恒的运动.阻尼振动为能量逐渐损失的运动.

为了说明机械波在传播时质点运动的特点,现已绳波(右下图)为例进行介绍,其他形式的机械波同理[2]。

绳波

绳波是一种简单的横波,在日常生活中,我们拿起一根绳子的一端进行一次抖动,就可以看见一个波形在绳子上传播,如果连续不断地进行周期性上下抖动,就形成了绳波[2]。

把绳分成许多小部分,每一小部分都看成一个质点,相邻两个质点间,有弹力的相互作用。第一个质点在外力作用下振动后,就会带动第二个质点振动,只是质点二的振动比前者落后。这样,前一个质点的振动带动后一个质点的振动,依次带动下去,振动也就发生区域向远处的传播,从而形成了绳波。如果在绳子上任取一点系上红布条,我们还可以发现,红布条只是在上下振动,并没有随波前进[2]。

由此,我们可以发现,介质中的每个质点,在波传播时,都只做简谐振动(可以是上下,也可以是左右),机械波可以看成是一种运动形式的传播,质点本身不会沿着波的传播方向移动。

对质点运动方向的判定有很多方法,比如对比前一个质点的运动;还可以用“上坡下,下坡上”进行判定,即沿着波的传播方向,向上远离平衡位置的质点向下运动,向下远离平衡位置的质点向上运动。

传播本质

在机械波传播的过程中,介质里本来相对静止的质点,随着机械波的传播而发生振动,这表明这些质点获得了能量,这个能量是从波源通过前面的质点依次传来的。所以,机械波传播的实质是能量的传播,这种能量可以很小,也可以很大,海洋的潮汐能甚至可以用来发电,这是维持机械波(水波)传播的能量转化成了电能。

惠更斯原理(Huygens principle)

惠更斯原理用于解释球面波和平面波的传播,此外还可以解释波的反射、衍射的现象

在总结许多实验的基础上,荷兰科学家惠更斯提出:介质中波阵面上每一个点(有无数个)都可以看成一个新的波源,这些新的波源发出的子波。经过一定时间后,这些子波的包络面就构成下一时刻的波面[2]。

根据惠更斯原理,我们可以解释球面波的波面是怎样形成的,右图中,点波源O发出的波在t时刻的波面是一个球面S1,该球面上每一个点都可以看成一个新的点波源,它们各自向前发出球面子波,下一时刻(t+△t)新的波面S2,就是这些子波波面相切的包络面;平面波同理。

惠更斯原理的局限

①没有说明子波的强度分布问题;

②没有说明波为什么只能向前传播,而不向后传播的问题。

后来,菲涅耳对惠更斯原理作了重要的补充,形成惠更斯-菲涅耳原理,这些缺陷才被克服。

随着机械波的传播,介质中的分子振动起来。根据分子的振动方向和波传播的传播方向之间的关系,可以把机械波分为横波和纵波两类。

物理学中把分子的振动方向与波的传播方向垂直的波,称作横波。在横波中,凸起的最高处称为波峰,凹下的最低处称为波谷。绳波是常见的横波。

物理学中把分子的振动方向与波的传播方向在同一直线的波,称作纵波。分子在纵波传播时来回振动,其中分子分布最密集的地方称为密部,分子分布最稀疏的地方称为疏部。

声波是常见的纵波。

波形曲线

如果在绳子波动的某个时刻拍下照片,就能得到该时刻的波形。这个波形是由同一时刻具有不同位移的绳上各质点组成的。如果在波形上添加一个坐标系,就可以得到该时刻这个波的图像。用横坐标x表示沿波传播方向上各个质点的平衡位置,用纵坐标y表示各个质点离开平衡位置的大小,规定位移方向向上为正值。在坐标平面上,以某一时刻各个质点的x、y值描出各对应点,在用光滑的曲线连接起来,就得到该时刻波的图像,也称波形曲线或波形。在波的图像上,通常用箭头表示出波的传播方向。

波形曲线与振动图像有差别,振动图像是振动物体在不同时刻的位移,而波形曲线则是一个特定时刻所有质点的位移。

波形曲线上,我们可以读出同一时刻所有质点的位移、方向,以及波长、周期等物理量。

简谐波(simple harmonic wave)

如果介质中各个质点做简谐运动,它所形成的波就是一种最基本、最简单的波,称为简谐波,它的波形是正弦(或余弦)曲线。其他波可以看成是若干个简谐波合成的[2]。

物理描述

描述机械波的物理量同样适用于电磁波,因此,这里“机械波”简称“波”

波长(wave length)

沿着波的传播方向,两个相邻的、相对平衡位置的位移和振动方向总是相同的质点间的距离称作波长,常用λ表示[2]。在横波中,波长等于“波峰-波峰”的长度或“波谷-波谷”的长度;在纵波中,波长等于“密部-密部”或“疏部-疏部”的长度。

频率与周期

波上任意一个质点完成一次全振动所需时间称为周期,常用T表示,单位是s;介质中的质点单位时间内完成全振动的次数叫做波的频率,常用f表示,单位是Hz。频率是周期的倒数。

波速(wave speed)

波速是单位时间内波在介质中传播的距离,为波长和频率的乘积(v=λf),表示波在的传播速度。机械波在特定介质中的传播速度是固定的。

希望我能帮助你解疑释惑。

❷ 机械波图像的速度大小怎么看怎么比速度大小

绝对值大小表示离开平衡位置的位移大小,根据F=-KX和F=Ma可知。位移大质量相同的物体加速度就大波形图中比较两点的纵坐标

❸ 在机械波的图象中,怎样判定波的传播方向

机械波在传播过程中,每一个质点都只做上下(左右)的简谐振动,即,质点本身并不随着机械波的传播而前进,也就是说,机械波的一质点运动是沿一水平直线进行的。例如:人的声带不会随着声波的传播而离开口腔。简谐振动做等幅震动,理想状态下可看作做能量守恒的运动.阻尼振动为能量逐渐损失的运动。

对质点运动方向的判定有很多方法,比如对比前一个质点的运动;还可以用“上坡下,下坡上”进行判定,即沿着波的传播方向,向上远离平衡位置的质点向下运动,向下远离平衡位置的质点向上运动。

概述

随着机械波的传播,介质中的质点振动起来。根据质点的振动方向和波传播的传播方向之间的关系,可以把机械波分为横波和纵波两类。

横波

物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波,称作横波。在横波中,凸起的最高处称为波峰,凹下的最低处称为波谷。

绳波是常见的横波。

纵波

物理学中把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波,称作纵波。质点在纵波传播时来回振动,其中质点分布最密集的地方称为密部,质点分布最稀疏的地方称为疏部。

声波是常见的纵波。

(3)如何看机械波扩展阅读

判定定理

要把物体看作质点,就要看所研究问题的性质,而与物体本身无关。所以,能否将物体看作质点需要满足其中之一:

当物体的大小与所研究的问题中其他距离相比为极小时。

一个物体各个部分的运动情况相同,它的任何一点的运动都可以代表整个物体的运动。

理想化条件下,满足条件有:

(1)物体上所有点的运动情况都相同,可以把它看作一个质点。

(2)物体的大小和形状对研究问题的影响很小,可以把它看作一个质点。

(3)转动的物体,只要不研究其转动且符合第2条,也可看成质点。

可视为质点的运动物体有以下两种情况:

(1)运动物体的形状和大小跟它所研究的问题相比可忽略不计,如研究地球绕太阳的公转,可把地球当作一质点。

(2)做平动的物体,由于物体上各点的运动情况相同,可以用一个点代表整个物体的运动。

参考资料来源:网络-机械波

参考资料来源:网络-质点

❹ 机械波的波传播方向应该怎么看,怎样区分

机械波的波传播方向应该怎么看,怎样区分
哈?这要看题目的。一般来说他会告诉你其中一个质点,如果它将向上运动,而他左边的是一个波峰那这个就是向右传递的

❺ 怎么判断一段看不见的机械波是横波还是纵波

【横波】质点的振动方向与波的传播方向垂直,这样的波称为“横波”。横波在传播过程中,凡是波传到的地方,每个质点都在自己的平衡位置附近振动。由于波以有限的速度向前传播,所以后开始振动的质点比先开始振动的质点在步调上要落后一段时间,即存在一个位相差。横波的传播,在外表上形成一种“波浪起伏”,即形成波峰和波谷,传播的只是振动状态,媒质的质点并不随波前进。实质上,横波的传播是由于媒质内部发生剪切变形(即是媒质各层之间发生平行于这些层的相对移动)并产生使体元恢复原状的剪切弹性力而实现的。否则一个体元的振动,不会牵动附近体元也动起来,离开平衡位置的体元,也不会在弹性力的作用下回到平衡位置。
固体有切变弹性,所以在固体中能传播横波,液体和气体没有切变弹性,因此只能传播纵波,而不能传播横波。
液体表面形成的水波是由于重力和表面张力作用而形成的,表面每个质点振动的方向又不和波的传播方向保持垂直,严格说,在水表面的水波并不属于横波的范畴,因为水波与地震波都是既有横波又有纵波的复杂类型的机械波。为简便起见,有的书中仍将水波列为横波。
纵波】亦称“疏密波”。振动方向与波的传播方向一致的波称为纵波。纵波的传播过程是沿着波前进的方向出现疏、密不同的部分。实质上,纵波的传播是由于媒质中各体元发生压缩和拉伸的变形,并产生使体元恢复原状的纵向弹性力而实现的。因此纵波只能在拉伸压缩的弹性的媒质中传播,一般的固体、液体、气体都具有拉伸和压缩弹性,所以它们都能传递纵波。声波在空气中传播时,由于空气微粒的振动方向与波的传播方向一致所以是纵波。

❻ 高中物理机械波图像怎么看,比如什么位移方向之类的

机械复波图像描述某一制时刻给个质点的振动情况
1、位移y:质点到平衡位置的距离,方向指向平衡位置
2、从图像可以直接确定,波长λ,振幅A,根据波的传播方向确定质点的振动方向;根据质点振动方向确定波的传播方向
3、振动和波的联系:在机械波的传播过程中,振源振动带动周围质点做受迫振动,每个质点的振动周期相同 ,由v=λ/T=λf 求波速。

❼ 如何通过机械波的图像判断该机械波的运动方向,详情看内部描述。

上坡下坡是个方法,可以从点运动判断传播方向(也可以反之)。楼上的版没错是你没理解权。
还有就是你想象把铅笔插进波形图,用点来控制铅笔的运动方向即波方向。
从点的运动趋势来判断波运动方向。
方法很多,这是很简单的问题。多点空间想象就没问题了。

❽ 机械波图像怎么看方向

有具体的完整的题目吗

❾ 机械波的波传播方向应该怎么看,怎样区分正方向还是负方向

这个得看质点震动方向,往传播方向看。上坡向下,下坡向上

❿ 机械波中怎么看质点的振动方向

首先找波源,看机械波中更靠近波源的点在它的上方还是下方。
因为每个点的振动都是被更靠近波源的点带动的,所以如果更靠近波源的点在它(侧)上方,那么它就会被带着向上振,否则就是向下振

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