Procesi i përhapjes së dridhjeve mekanike në një trup të ngurtë. Valë

§ 1.7. valët mekanike

Dridhjet e një lënde ose fushe që përhapet në hapësirë ​​quhen valë. Luhatjet e materies gjenerojnë valë elastike (një rast i veçantë është zëri).

valë mekanikeështë përhapja e lëkundjeve të grimcave të mediumit me kalimin e kohës.

Valët në një mjedis të vazhdueshëm përhapen për shkak të ndërveprimit midis grimcave. Nëse ndonjë grimcë hyn në lëvizje lëkundëse, atëherë, për shkak të lidhjes elastike, kjo lëvizje transferohet në grimcat fqinje dhe vala përhapet. Në këtë rast, vetë grimcat lëkundëse nuk lëvizin me valën, por hezitoni rreth tyre pozicionet e ekuilibrit.

Valët gjatësore janë valë në të cilat drejtimi i lëkundjeve të grimcave x përkon me drejtimin e përhapjes së valës . Valët gjatësore përhapen në gaze, lëngje dhe trupa të ngurtë.

P
valët e operës- këto janë valë në të cilat drejtimi i lëkundjeve të grimcave është pingul me drejtimin e përhapjes së valës . Valët tërthore përhapen vetëm në media të ngurta.

Valët kanë dy periodicitete - në kohë dhe hapësirë. Periodiciteti në kohë nënkupton që secila grimcë e mediumit lëkundet rreth pozicionit të saj ekuilibër, dhe kjo lëvizje përsëritet me një periudhë lëkundjeje T. Periodiciteti në hapësirë ​​do të thotë që lëvizja osciluese e grimcave të mediumit përsëritet në distanca të caktuara ndërmjet tyre.

Periodiciteti i procesit të valës në hapësirë ​​karakterizohet nga një sasi e quajtur gjatësi vale dhe e shënuar .

Gjatësia e valës është distanca mbi të cilën një valë përhapet në një mjedis gjatë një periudhe të lëkundjes së grimcave. .

Nga këtu
, ku - periudha e lëkundjes së grimcave, - frekuenca e lëkundjeve, - shpejtësia e përhapjes së valës, në varësi të vetive të mediumit.

te si të shkruhet ekuacioni i valës? Lëreni një copë kordoni që ndodhet në pikën O (burimi i valës) të lëkundet sipas ligjit të kosinusit

Le të jetë një pikë B në një distancë x nga burimi (pika O). Duhet kohë që një valë që përhapet me një shpejtësi v ta arrijë atë.
. Kjo do të thotë që në pikën B, lëkundjet do të fillojnë më vonë
. Kjo eshte. Pas zëvendësimit në këtë ekuacion të shprehjeve për
dhe një numër transformimesh matematikore, marrim

,
. Le të prezantojmë shënimin:
. Pastaj. Për shkak të arbitraritetit të zgjedhjes së pikës B, ky ekuacion do të jetë ekuacioni i kërkuar i valës së rrafshët
.

Shprehja nën shenjën e kosinusit quhet faza e valës
.

E Nëse dy pika janë në distanca të ndryshme nga burimi i valës, atëherë fazat e tyre do të jenë të ndryshme. Për shembull, fazat e pikave B dhe C, të vendosura në distanca dhe nga burimi i valës, do të jetë përkatësisht i barabartë me

Diferenca fazore e lëkundjeve që ndodhin në pikën B dhe në pikën C do të shënohet
dhe do të jetë e barabartë

Në raste të tilla, thuhet se midis lëkundjeve që ndodhin në pikat B dhe C ka një zhvendosje fazore Δφ. Thuhet se lëkundjet në pikat B dhe C ndodhin në fazë nëse
. Nese nje
, atëherë lëkundjet në pikat B dhe C ndodhin në antifazë. Në të gjitha rastet e tjera, ka thjesht një zhvendosje fazore.

Koncepti i "gjatësisë së valës" mund të përkufizohet në një mënyrë tjetër:

Prandaj, k quhet numri i valës.

Ne kemi prezantuar shënimin
dhe tregoi se
. Pastaj

.

Gjatësia e valës është rruga e përshkuar nga një valë në një periudhë lëkundjeje.

Le të përcaktojmë dy koncepte të rëndësishme në teorinë valore.

sipërfaqja e valësështë vendndodhja e pikave në mjedis që lëkunden në të njëjtën fazë. Sipërfaqja e valës mund të tërhiqet përmes çdo pike të mediumit, prandaj, ka një numër të pafund të tyre.

Sipërfaqet valore mund të jenë të çdo forme, dhe në rastin më të thjeshtë ato janë një grup planesh (nëse burimi i valës është një plan i pafundëm) paralel me njëri-tjetrin, ose një grup sferash koncentrike (nëse burimi i valës është një pikë).

ballë valësh(fronti i valës) - vendndodhja e pikave në të cilat luhatjet arrijnë në momentin e kohës . Pjesa e përparme e valës ndan pjesën e hapësirës së përfshirë në procesin e valës nga zona ku lëkundjet nuk janë shfaqur ende. Prandaj, balli i valës është një nga sipërfaqet e valës. Ndan dy zona: 1 - të cilat vala arriti në kohën t, 2 - nuk i arriti.

Ekziston vetëm një front valor në çdo kohë të caktuar, dhe ai vazhdimisht lëviz, ndërsa sipërfaqet e valëve mbeten të palëvizshme (ato kalojnë nëpër pozicionet e ekuilibrit të grimcave që lëkunden në të njëjtën fazë).

valë avioni- kjo është një valë në të cilën sipërfaqet e valës (dhe balli i valës) janë plane paralele.

valë sferikeështë një valë, sipërfaqet valore të së cilës janë sfera koncentrike. Ekuacioni i valës sferike:
.

Çdo pikë e mediumit të arritur nga dy ose më shumë valë do të marrë pjesë në lëkundjet e shkaktuara nga secila valë veç e veç. Cila do të jetë dridhja që rezulton? Varet nga një sërë faktorësh, në veçanti, nga vetitë e mediumit. Nëse vetitë e mediumit nuk ndryshojnë për shkak të procesit të përhapjes së valës, atëherë mediumi quhet linear. Përvoja tregon se valët përhapen në mënyrë të pavarur nga njëra-tjetra në një mjedis linear. Ne do t'i konsiderojmë valët vetëm në media lineare. Dhe cila do të jetë luhatja e pikës, e cila arriti në dy valë në të njëjtën kohë? Për t'iu përgjigjur kësaj pyetjeje, është e nevojshme të kuptohet se si të gjendet amplituda dhe faza e lëkundjes së shkaktuar nga ky veprim i dyfishtë. Për të përcaktuar amplituda dhe fazën e lëkundjes që rezulton, është e nevojshme të gjenden zhvendosjet e shkaktuara nga secila valë dhe më pas t'i shtoni ato. Si? Gjeometrikisht!

Parimi i mbivendosjes (mbivendosjes) së valëve: kur disa valë përhapen në një mjedis linear, secila prej tyre përhapet sikur të mos kishte valë të tjera, dhe zhvendosja që rezulton e një grimce të mediumit në çdo kohë është e barabartë me shumën gjeometrike. të zhvendosjeve që marrin grimcat, duke marrë pjesë në secilin nga përbërësit e proceseve valore.

Një koncept i rëndësishëm i teorisë së valës është koncepti koherencë - rrjedhje e koordinuar në kohë dhe hapësirë ​​e disa proceseve osciluese ose valore. Nëse diferenca fazore e valëve që mbërrijnë në pikën e vëzhgimit nuk varet nga koha, atëherë valë të tilla quhen koherente. Natyrisht, vetëm valët që kanë të njëjtën frekuencë mund të jenë koherente.

R Le të shqyrtojmë se cili do të jetë rezultati i shtimit të dy valëve koherente që vijnë në një pikë të hapësirës (pika e vëzhgimit) B. Për të thjeshtuar llogaritjet matematikore, do të supozojmë se valët e emetuara nga burimet S 1 dhe S 2 kanë të njëjtën amplitudë dhe fazat fillestare të barabarta me zero. Në pikën e vëzhgimit (në pikën B), valët që vijnë nga burimet S 1 dhe S 2 do të shkaktojnë lëkundje të grimcave të mediumit:
dhe
. Luhatja që rezulton në pikën B gjendet si shumë.

Zakonisht, amplituda dhe faza e lëkundjes rezultuese që ndodh në pikën e vëzhgimit gjendet duke përdorur metodën e diagrameve vektoriale, duke përfaqësuar çdo lëkundje si një vektor që rrotullohet me një shpejtësi këndore ω. Gjatësia e vektorit është e barabartë me amplituda e lëkundjes. Fillimisht, ky vektor formon një kënd me drejtimin e zgjedhur të barabartë me fazën fillestare të lëkundjeve. Pastaj amplituda e lëkundjes që rezulton përcaktohet nga formula.

Për rastin tonë të shtimit të dy lëkundjeve me amplituda
,
dhe fazat
,

.

Prandaj, amplituda e lëkundjeve që ndodhin në pikën B varet nga ajo se cila është diferenca e rrugës
përshkohet nga çdo valë veçmas nga burimi në pikën e vëzhgimit (
është diferenca e rrugës ndërmjet valëve që mbërrijnë në pikën e vëzhgimit). Minimumi ose maksimumi i interferencës mund të vërehen në ato pika për të cilat
. Dhe ky është ekuacioni i një hiperbole me vatra në pikat S 1 dhe S 2 .

Në ato pika të hapësirës për të cilat
, amplituda e lëkundjeve rezultuese do të jetë maksimale dhe e barabartë me
. Sepse
, atëherë amplituda e lëkundjes do të jetë maksimale në ato pika për të cilat.

në ato pika të hapësirës për të cilat
, amplituda e lëkundjeve rezultuese do të jetë minimale dhe e barabartë me
.amplituda e lëkundjes do të jetë minimale në ato pika për të cilat .

Fenomeni i rishpërndarjes së energjisë që rezulton nga shtimi i një numri të kufizuar valësh koherente quhet interferencë.

Dukuria e përkuljes së valëve rreth pengesave quhet difraksion.

Ndonjëherë difraksion quhet çdo devijim i përhapjes së valës pranë pengesave nga ligjet e optikës gjeometrike (nëse dimensionet e pengesave janë proporcionale me gjatësinë e valës).

B
Për shkak të difraksionit, valët mund të hyjnë në zonën e një hije gjeometrike, të kalojnë rreth pengesave, të depërtojnë nëpër vrima të vogla në ekrane, etj. Si të shpjegohet goditja e valëve në zonën e hijes gjeometrike? Dukuria e difraksionit mund të shpjegohet duke përdorur parimin e Huygens: çdo pikë që arrin një valë është burim i valëve dytësore (në një mjedis homogjen sferik), dhe mbështjellja e këtyre valëve përcakton pozicionin e frontit të valës në momentin tjetër në koha.

Futni nga ndërhyrja e dritës për të parë se çfarë mund të jetë e dobishme

valë quhet procesi i përhapjes së dridhjeve në hapësirë.

sipërfaqja e valësështë vendndodhja e pikave në të cilat ndodhin lëkundjet në të njëjtën fazë.

ballë valësh quhet vendndodhja e pikave në të cilat vala arrin një pikë të caktuar kohore t. Pjesa e përparme e valës ndan pjesën e hapësirës së përfshirë në procesin e valës nga zona ku lëkundjet nuk janë shfaqur ende.

Për një burim pikësor, balli i valës është një sipërfaqe sferike e përqendruar në vendndodhjen e burimit S. 1, 2, 3 - sipërfaqet e valëve; 1 - ballë valësh. Ekuacioni i valës sferike që përhapet përgjatë rrezes që del nga burimi: . Këtu - shpejtësia e përhapjes së valës, - gjatësia e valës; POR- amplituda e lëkundjes; - frekuenca e lëkundjeve rrethore (ciklike); - zhvendosja nga pozicioni ekuilibër i një pike që ndodhet në një distancë r nga një burim pikësor në kohën t.

valë avioniështë një valë me një front valë të sheshtë. Ekuacioni i një vale të rrafshët që përhapet përgjatë drejtimit pozitiv të boshtit y:
, ku x- zhvendosja nga pozicioni ekuilibër i një pike që ndodhet në një distancë y nga burimi në kohën t.

procesi i valës- procesi i transferimit të energjisë pa transferimin e materies.

valë mekanike- perturbimi që përhapet në një mjedis elastik.

Prania e një mediumi elastik është një kusht i domosdoshëm për përhapjen e valëve mekanike.

Transferimi i energjisë dhe momentit në mjedis ndodh si rezultat i bashkëveprimit midis grimcave fqinje të mediumit.

Valët janë gjatësore dhe tërthore.

Vala mekanike gjatësore - një valë në të cilën lëvizja e grimcave të mediumit ndodh në drejtim të përhapjes së valës. Valë mekanike tërthore - një valë në të cilën grimcat e mediumit lëvizin pingul me drejtimin e përhapjes së valës.

Valët gjatësore mund të përhapen në çdo mjedis. Valët tërthore nuk ndodhin në gaze dhe lëngje, pasi ato

nuk ka pozicione fikse të grimcave.

Veprimi i jashtëm periodik shkakton valë periodike.

valë harmonike- një valë e krijuar nga dridhjet harmonike të grimcave të mediumit.

Gjatësia e valës- distanca në të cilën përhapet vala gjatë periudhës së lëkundjes së burimit të saj:

shpejtësia mekanike e valës- shpejtësia e përhapjes së shqetësimeve në mjedis. Polarizimi është renditja e drejtimeve të lëkundjeve të grimcave në një mjedis.

Rrafshi i polarizimit- rrafshi në të cilin grimcat e mediumit dridhen në valë. Një valë mekanike e polarizuar në mënyrë lineare është një valë, grimcat e së cilës lëkunden përgjatë një drejtimi (vije) të caktuar.

Polarizer- një pajisje që lëshon një valë të një polarizimi të caktuar.

valë në këmbë- një valë e formuar si rezultat i mbivendosjes së dy valëve harmonike që përhapen drejt njëra-tjetrës dhe kanë të njëjtën periudhë, amplitudë dhe polarizim.

Antinodet e një valë në këmbë- pozicioni i pikave me amplitudë maksimale të lëkundjeve.

Nyjet e një vale në këmbë- pikat jolëvizëse të valës, amplituda e lëkundjes së së cilës është e barabartë me zero.

Në gjatësinë l të një vargu të fiksuar në skajet, përshtatet një numër i plotë n gjysmëvalë valësh në këmbë tërthore:

Valë të tilla quhen mënyra lëkundjeje.

Mënyra e lëkundjes për një numër të plotë arbitrar n > 1 quhet harmoniku i n-të ose tingulli i n-të. Mënyra e lëkundjes për n = 1 quhet mënyra e parë harmonike ose themelore e lëkundjes. Valët e zërit janë valë elastike në medium që shkaktojnë ndjesi dëgjimore tek një person.

Frekuenca e lëkundjeve që korrespondon me valët e zërit shtrihet në intervalin nga 16 Hz deri në 20 kHz.

Shpejtësia e përhapjes së valëve të zërit përcaktohet nga shpejtësia e transferimit të ndërveprimit midis grimcave. Shpejtësia e zërit në një v p të ngurtë, si rregull, është më e madhe se shpejtësia e zërit në një lëng v l, e cila, nga ana tjetër, tejkalon shpejtësinë e zërit në një gaz v g.

Sinjalet e zërit klasifikohen sipas lartësisë, timbrit dhe zërit. Lartësia e zërit përcaktohet nga frekuenca e burimit të dridhjeve të zërit. Sa më e lartë të jetë frekuenca e lëkundjeve, aq më i lartë është zëri; dridhjet e frekuencave të ulëta korrespondojnë me tingujt e ulët. Timbri i zërit përcaktohet nga forma e dridhjeve të zërit. Dallimi në formën e dridhjeve që kanë të njëjtën periudhë shoqërohet me amplituda të ndryshme relative të modalitetit dhe tingullit themelor. Vëllimi i zërit karakterizohet nga niveli i intensitetit të zërit. Intensiteti i zërit - energjia e valëve të zërit që bien në një sipërfaqe prej 1 m 2 në 1 s.

PËRKUFIZIM

Vala gjatësore- kjo është një valë, gjatë përhapjes së së cilës ndodh zhvendosja e grimcave të mediumit në drejtim të përhapjes së valës (Fig. 1, a).

Shkaku i shfaqjes së një vale gjatësore është ngjeshja / shtrirja, d.m.th. rezistenca e një mediumi ndaj një ndryshimi në vëllimin e tij. Në lëngje ose gazra, një deformim i tillë shoqërohet me rrallim ose ngjeshje të grimcave të mediumit. Valët gjatësore mund të përhapen në çdo media - të ngurtë, të lëngët dhe të gaztë.

Shembuj të valëve gjatësore janë valët në një shufër elastike ose valët e zërit në gaze.

valë tërthore

PËRKUFIZIM

valë tërthore- kjo është një valë, gjatë përhapjes së së cilës ndodh zhvendosja e grimcave të mediumit në drejtim pingul me përhapjen e valës (Fig. 1b).

Shkaku i një valë tërthore është deformimi i prerjes së një shtrese të mediumit në lidhje me një tjetër. Kur një valë tërthore përhapet në një medium, formohen kreshta dhe koritë. Lëngjet dhe gazet, ndryshe nga trupat e ngurtë, nuk kanë elasticitet në lidhje me prerjen e shtresës, d.m.th. mos i rezistoni ndryshimit të formës. Prandaj, valët tërthore mund të përhapen vetëm në trupa të ngurtë.

Shembuj të valëve tërthore janë valët që udhëtojnë përgjatë një litari të shtrirë ose përgjatë një vargu.

Valët në sipërfaqen e një lëngu nuk janë as gjatësore dhe as tërthore. Nëse hidhni një noton në sipërfaqen e ujit, mund të shihni se ajo lëviz, duke u lëkundur mbi valë, në mënyrë rrethore. Kështu, një valë në një sipërfaqe të lëngshme ka përbërës tërthor dhe gjatësor. Në sipërfaqen e një lëngu mund të ndodhin edhe valë të një lloji të veçantë - të ashtuquajturat valët sipërfaqësore. Ato lindin si rezultat i veprimit dhe forcës së tensionit sipërfaqësor.

Shembuj të zgjidhjes së problemeve

SHEMBULL 1

1. Valët mekanike, frekuenca e valës. Valët gjatësore dhe tërthore.

2. Balli i valës. Shpejtësia dhe gjatësia e valës.

3. Ekuacioni i një vale të rrafshët.

4. Karakteristikat energjetike të valës.

5. Disa lloje të veçanta valësh.

6. Efekti Doppler dhe përdorimi i tij në mjekësi.

7. Anizotropia gjatë përhapjes së valëve sipërfaqësore. Efekti i valëve të goditjes në indet biologjike.

8. Konceptet dhe formulat bazë.

9. Detyrat.

2.1. Valët mekanike, frekuenca e valës. Valët gjatësore dhe tërthore

Nëse në çdo vend të një mjedisi elastik (të ngurtë, të lëngët ose të gaztë) luhatjet e grimcave të tij ngacmohen, atëherë për shkak të bashkëveprimit midis grimcave, kjo lëkundje do të fillojë të përhapet në mjedis nga grimca në grimcë me një shpejtësi të caktuar. v.

Për shembull, nëse një trup lëkundës vendoset në një mjedis të lëngët ose të gaztë, atëherë lëvizja osciluese e trupit do të transmetohet në grimcat e mjedisit ngjitur me të. Ata, nga ana tjetër, përfshijnë grimcat fqinje në lëvizje lëkundëse, e kështu me radhë. Në këtë rast, të gjitha pikat e mediumit lëkunden me të njëjtën frekuencë, e barabartë me frekuencën e dridhjeve të trupit. Kjo frekuencë quhet frekuenca e valës.

valëështë procesi i përhapjes së dridhjeve mekanike në një mjedis elastik.

frekuenca e valës quhet frekuenca e lëkundjeve të pikave të mjedisit në të cilin përhapet vala.

Vala shoqërohet me transferimin e energjisë së vibrimit nga burimi i dridhjeve në pjesët periferike të mediumit. Në të njëjtën kohë, në mjedis ka

deformime periodike që barten nga një valë nga një pikë e mediumit në tjetrën. Vetë grimcat e mediumit nuk lëvizin së bashku me valën, por lëkunden rreth pozicioneve të tyre të ekuilibrit. Prandaj, përhapja e valës nuk shoqërohet me transferimin e materies.

Në përputhje me frekuencën, valët mekanike ndahen në vargje të ndryshme, të cilat tregohen në tabelë. 2.1.

Tabela 2.1. Shkalla e valëve mekanike

Në varësi të drejtimit të lëkundjeve të grimcave në raport me drejtimin e përhapjes së valës, dallohen valët gjatësore dhe tërthore.

Valët gjatësore- valë, gjatë përhapjes së të cilave grimcat e mediumit lëkunden përgjatë së njëjtës vijë të drejtë përgjatë së cilës përhapet vala. Në këtë rast, zonat e ngjeshjes dhe rrallimit alternohen në medium.

Mund të ndodhin valë mekanike gjatësore ne te gjithe media (të ngurta, të lëngëta dhe të gazta).

valë tërthore- valët, gjatë përhapjes së të cilave grimcat lëkunden pingul me drejtimin e përhapjes së valës. Në këtë rast, në mjedis ndodhin deformime periodike të prerjes.

Në lëngjet dhe gazrat, forcat elastike lindin vetëm gjatë ngjeshjes dhe nuk lindin gjatë prerjes, kështu që valët tërthore nuk formohen në këto media. Përjashtim bëjnë valët në sipërfaqen e një lëngu.

2.2. ballë valësh. Shpejtësia dhe gjatësia e valës

Në natyrë, nuk ka procese që përhapen me një shpejtësi pafundësisht të lartë, prandaj, një shqetësim i krijuar nga një ndikim i jashtëm në një pikë të mjedisit do të arrijë në një pikë tjetër jo menjëherë, por pas njëfarë kohe. Në këtë rast, mediumi ndahet në dy rajone: rajoni, pikat e të cilit tashmë janë përfshirë në lëvizjen osciluese dhe rajoni, pikat e të cilit janë ende në ekuilibër. Sipërfaqja që ndan këto rajone quhet ballë valësh.

Balli i valës - vendndodhja e pikave në të cilat lëkundja (perturbimi i mediumit) ka arritur një moment të caktuar.

Kur një valë përhapet, pjesa e përparme e saj lëviz me një shpejtësi të caktuar, e cila quhet shpejtësia e valës.

Shpejtësia e valës (v) është shpejtësia e lëvizjes së pjesës së përparme të saj.

Shpejtësia e valës varet nga vetitë e mediumit dhe nga lloji i valës: valët tërthore dhe gjatësore në një trup të ngurtë përhapen me shpejtësi të ndryshme.

Shpejtësia e përhapjes së të gjitha llojeve të valëve përcaktohet në kushtet e zbutjes së valës së dobët nga shprehja e mëposhtme:

ku G është moduli efektiv i elasticitetit, ρ është dendësia e mediumit.

Shpejtësia e valës në një mjedis nuk duhet të ngatërrohet me shpejtësinë e grimcave të mediumit të përfshirë në procesin e valës. Për shembull, kur një valë zanore përhapet në ajër, shpejtësia mesatare e dridhjeve të molekulave të saj është rreth 10 cm/s dhe shpejtësia e valës së zërit në kushte normale është rreth 330 m/s.

Forma e ballit të valës përcakton llojin gjeometrik të valës. Llojet më të thjeshta të valëve mbi këtë bazë janë banesë dhe sferike.

banesë Valë quhet valë balli i së cilës është një rrafsh pingul me drejtimin e përhapjes.

Valët e rrafshët lindin, për shembull, në një cilindër pistoni të mbyllur me gaz kur pistoni lëkundet.

Amplituda e valës së rrafshët mbetet praktikisht e pandryshuar. Rënia e tij e lehtë me distancën nga burimi i valës shoqërohet me viskozitetin e mediumit të lëngët ose të gaztë.

sferike quhet valë balli i së cilës ka formën e sferës.

E tillë, për shembull, është një valë e shkaktuar në një mjedis të lëngët ose të gaztë nga një burim sferik pulsues.

Amplituda e një valë sferike zvogëlohet me distancën nga burimi në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës.

Për të përshkruar një sërë fenomenesh valore, si interferenca dhe difraksioni, përdorni një karakteristikë të veçantë të quajtur gjatësia e valës.

Gjatësia e valës quhet distanca mbi të cilën lëviz pjesa e përparme e saj në një kohë të barabartë me periudhën e lëkundjes së grimcave të mediumit:

Këtu v- shpejtësia e valës, T - periudha e lëkundjes, ν - frekuenca e lëkundjeve të pikave mesatare, ω - frekuencë ciklike.

Meqenëse shpejtësia e përhapjes së valës varet nga vetitë e mediumit, gjatësia e valës λ kur lëviz nga një medium në tjetrin ndryshon, ndërsa frekuenca ν qëndron e njëjtë.

Ky përkufizim i gjatësisë valore ka një interpretim të rëndësishëm gjeometrik. Konsideroni Fig. 2.1a, i cili tregon zhvendosjet e pikave të mediumit në një moment në kohë. Pozicioni i frontit të valës shënohet nga pikat A dhe B.

Pas një kohe T të barabartë me një periudhë lëkundjeje, pjesa e përparme e valës do të lëvizë. Pozicionet e tij janë paraqitur në Fig. 2.1, b pikat A 1 dhe B 1. Nga figura mund të shihet se gjatësia e valës λ është e barabartë me distancën midis pikave ngjitur që lëkunden në të njëjtën fazë, për shembull, distanca midis dy maksimumeve ose minimaleve ngjitur të shqetësimit.

Oriz. 2.1. Interpretimi gjeometrik i gjatësisë së valës

2.3. Ekuacioni i valës së rrafshët

Vala lind si rezultat i ndikimeve periodike të jashtme në medium. Merrni parasysh shpërndarjen banesë valë e krijuar nga lëkundjet harmonike të burimit:

ku x dhe - zhvendosja e burimit, A - amplituda e lëkundjeve, ω - frekuenca rrethore e lëkundjeve.

Nëse një pikë e mediumit hiqet nga burimi në një distancë s, dhe shpejtësia e valës është e barabartë me v, atëherë perturbimi i krijuar nga burimi do të arrijë në këtë pikë kohore τ = s/v. Prandaj, faza e lëkundjeve në pikën e konsideruar në kohën t do të jetë e njëjtë me fazën e lëkundjeve të burimit në atë kohë (t - s/v), dhe amplituda e lëkundjeve do të mbetet praktikisht e pandryshuar. Si rezultat, luhatjet e kësaj pike do të përcaktohen nga ekuacioni

Këtu kemi përdorur formulat për frekuencën rrethore (ω = 2π/T) dhe gjatësia e valës (λ = v T).

Duke e zëvendësuar këtë shprehje në formulën origjinale, marrim

Ekuacioni (2.2), i cili përcakton zhvendosjen e çdo pike të mediumit në çdo kohë, quhet ekuacioni i valës së rrafshët. Argumenti në kosinus është madhësia φ = ωt - 2 π s /λ - thirri faza e valës.

2.4. Karakteristikat energjetike të valës

Mjeti në të cilin përhapet vala ka energji mekanike, e cila përbëhet nga energjitë e lëvizjes osciluese të të gjitha grimcave të saj. Energjia e një grimce me masë m 0 gjendet me formulën (1.21): E 0 = m 0 Α 2 w 2/2. Njësia vëllimore e mediumit përmban n = fq/m 0 grimca (ρ është dendësia e mediumit). Prandaj, një njësi vëllimi i mediumit ka energji w р = nЕ 0 = ρ Α 2 w 2 /2.

Dendësia e energjisë në masë(\¥ p) - energjia e lëvizjes lëkundëse të grimcave të mediumit që përmbahen në një njësi të vëllimit të tij:

ku ρ është dendësia e mediumit, A është amplituda e lëkundjeve të grimcave, ω është frekuenca e valës.

Ndërsa vala përhapet, energjia e dhënë nga burimi transferohet në rajone të largëta.

Për një përshkrim sasior të transferimit të energjisë, janë paraqitur sasitë e mëposhtme.

Rrjedha e energjisë(Ф) - një vlerë e barabartë me energjinë e bartur nga vala nëpër një sipërfaqe të caktuar për njësi të kohës:

Intensiteti i valës ose dendësia e fluksit të energjisë (I) - një vlerë e barabartë me fluksin e energjisë që bartet nga një valë përmes një zone të vetme pingul me drejtimin e përhapjes së valës:

Mund të tregohet se intensiteti i valës është i barabartë me produktin e shpejtësisë së përhapjes së saj dhe densitetit të energjisë së vëllimit

2.5. Disa varietete të veçanta

valët

1. valët e goditjes. Kur përhapen valët e zërit, shpejtësia e lëkundjes së grimcave nuk i kalon disa cm/s, d.m.th. është qindra herë më e vogël se shpejtësia e valës. Nën shqetësime të forta (shpërthimi, lëvizja e trupave me shpejtësi supersonike, shkarkimi i fuqishëm elektrik), shpejtësia e grimcave lëkundëse të mediumit mund të bëhet e krahasueshme me shpejtësinë e zërit. Kjo krijon një efekt të quajtur valë goditëse.

Gjatë një shpërthimi, produktet me densitet të lartë të ngrohur në temperatura të larta zgjerohen dhe ngjeshin një shtresë të hollë të ajrit të ambientit.

vala goditëse - një rajon i hollë tranzicioni që përhapet me shpejtësi supersonike, në të cilin ka një rritje të menjëhershme të presionit, densitetit dhe shpejtësisë së materies.

Vala e goditjes mund të ketë energji të konsiderueshme. Pra, në një shpërthim bërthamor, rreth 50% e energjisë totale të shpërthimit shpenzohet për formimin e një valë shoku në mjedis. Vala goditëse, duke arritur objektet, është e aftë të shkaktojë shkatërrim.

2. valët sipërfaqësore. Së bashku me valët e trupit në media të vazhdueshme në prani të kufijve të zgjeruar, mund të ketë valë të lokalizuara pranë kufijve, të cilat luajnë rolin e valëve. Të tilla, në veçanti, janë valët sipërfaqësore në një mjedis të lëngshëm dhe elastik, të zbuluara nga fizikani anglez W. Strett (Lord Rayleigh) në vitet '90 të shekullit të 19-të. Në rastin ideal, valët Rayleigh përhapen përgjatë kufirit të gjysmëhapësirës, ​​duke u zbërthyer në mënyrë eksponenciale në drejtim tërthor. Si rezultat, valët sipërfaqësore lokalizojnë energjinë e perturbimeve të krijuara në sipërfaqe në një shtresë relativisht të ngushtë afër sipërfaqes.

valët sipërfaqësore - valë që përhapen përgjatë sipërfaqes së lirë të një trupi ose përgjatë kufirit të trupit me media të tjera dhe prishen me shpejtësi me largësinë nga kufiri.

Një shembull i valëve të tilla janë valët në koren e tokës (valët sizmike). Thellësia e depërtimit të valëve sipërfaqësore është disa gjatësi vale. Në një thellësi të barabartë me gjatësinë e valës λ, dendësia e energjisë vëllimore e valës është afërsisht 0.05 e densitetit të saj vëllimor në sipërfaqe. Amplituda e zhvendosjes zvogëlohet me shpejtësi me distancën nga sipërfaqja dhe praktikisht zhduket në një thellësi prej disa gjatësi vale.

3. Valët e ngacmimit në media aktive.

Një mjedis aktivisht ngacmues, ose aktiv, është një mjedis i vazhdueshëm i përbërë nga një numër i madh elementësh, secila prej të cilave ka një rezervë energjie.

Për më tepër, secili element mund të jetë në një nga tre gjendjet: 1 - ngacmim, 2 - refraktaritet (mosngacmueshmëri për një kohë të caktuar pas ngacmimit), 3 - pushim. Elementet mund të kalojnë në ngacmim vetëm nga një gjendje pushimi. Valët e ngacmimit në media aktive quhen autovalë. Autovalët - këto janë valë të vetëqëndrueshme në një mjedis aktiv, duke i mbajtur karakteristikat e tyre konstante për shkak të burimeve të energjisë të shpërndara në mjedis.

Karakteristikat e një autovalë - periudha, gjatësia e valës, shpejtësia e përhapjes, amplituda dhe forma - në gjendje të qëndrueshme varen vetëm nga vetitë lokale të mediumit dhe nuk varen nga kushtet fillestare. Në tabelë. 2.2 tregon ngjashmëritë dhe ndryshimet midis valëve automatike dhe valëve të zakonshme mekanike.

Autovalët mund të krahasohen me përhapjen e zjarrit në stepë. Flaka përhapet në një zonë me rezerva energjie të shpërndara (bari i thatë). Çdo element pasues (tehu i thatë i barit) ndizet nga ai i mëparshmi. Dhe kështu pjesa e përparme e valës së ngacmimit (flaka) përhapet përmes mediumit aktiv (bari i thatë). Kur takohen dy zjarre, flaka zhduket, pasi rezervat e energjisë janë shteruar - i gjithë bari digjet.

Përshkrimi i proceseve të përhapjes së autovalëve në media aktive përdoret në studimin e përhapjes së potencialeve të veprimit përgjatë fibrave nervore dhe muskulore.

Tabela 2.2. Krahasimi i valëve automatike dhe të zakonshme mekanike

2.6. Efekti Doppler dhe përdorimi i tij në mjekësi

Christian Doppler (1803-1853) - fizikan, matematikan, astronom austriak, drejtor i institutit të parë fizik në botë.

Efekti Doppler konsiston në ndryshimin e frekuencës së lëkundjeve të perceptuara nga vëzhguesi, për shkak të lëvizjes relative të burimit të lëkundjeve dhe vëzhguesit.

Efekti vërehet në akustikë dhe optikë.

Ne marrim një formulë që përshkruan efektin Doppler për rastin kur burimi dhe marrësi i valës lëvizin në lidhje me mjedisin përgjatë një linje të drejtë me shpejtësi v I dhe v P, respektivisht. Burimi kryen lëkundje harmonike me frekuencë ν 0 në raport me pozicionin e tij ekuilibër. Vala e krijuar nga këto lëkundje përhapet në mjedis me një shpejtësi v. Le të zbulojmë se cila frekuencë e lëkundjeve do të rregullojë në këtë rast marrës.

Çrregullimet e krijuara nga lëkundjet e burimit përhapen në medium dhe arrijnë te marrësi. Konsideroni një lëkundje të plotë të burimit, i cili fillon në kohën t 1 = 0

dhe përfundon në momentin t 2 = T 0 (T 0 është periudha e lëkundjes së burimit). Çrregullimet e mediumit të krijuara në këto momente kohore arrijnë te marrësi përkatësisht në momentet t"1 dhe t"2. Në këtë rast, marrësi kap lëkundjet me një periudhë dhe frekuencë:

Le të gjejmë momentet t" 1 dhe t" 2 për rastin kur burimi dhe marrësi janë në lëvizje drejt me njëri-tjetrin, dhe distanca fillestare midis tyre është e barabartë me S. Në momentin t 2 \u003d T 0, kjo distancë do të bëhet e barabartë me S - (v I + v P) T 0, (Fig. 2.2).

Oriz. 2.2. Pozicioni i ndërsjellë i burimit dhe marrësit në momentet t 1 dhe t 2

Kjo formulë vlen për rastin kur shpejtësitë v dhe v p janë të drejtuara drejt njëri tjetrin. Në përgjithësi, kur lëvizni

burimi dhe marrësi përgjatë një linje të drejtë, formula për efektin Doppler merr formën

Për burimin, shpejtësia v Dhe merret me shenjën “+” nëse lëviz në drejtim të marrësit, dhe me shenjën “-” ndryshe. Për marrësin - në mënyrë të ngjashme (Fig. 2.3).

Oriz. 2.3. Zgjedhja e shenjave për shpejtësitë e burimit dhe marrësit të valëve

Konsideroni një rast të veçantë të përdorimit të efektit Doppler në mjekësi. Lëreni gjeneratorin e ultrazërit të kombinohet me marrësin në formën e një sistemi teknik që është i palëvizshëm në lidhje me mediumin. Gjeneratori lëshon ultratinguj me një frekuencë ν 0, i cili përhapet në mjedis me një shpejtësi v. drejt sistem me një shpejtësi v t lëviz një trup. Së pari, sistemi kryen rolin burimi (v DHE= 0), dhe trupi është roli i marrësit (vTl= v T). Pastaj vala reflektohet nga objekti dhe fiksohet nga një pajisje marrëse fikse. Në këtë rast, v DHE = v T, dhe v p \u003d 0.

Duke aplikuar formulën (2.7) dy herë, marrim formulën për frekuencën e fiksuar nga sistemi pas reflektimit të sinjalit të emetuar:

Në qasje objekt ndaj frekuencës së sensorit të sinjalit të reflektuar rritet dhe në heqja - zvogëlohet.

Duke matur zhvendosjen e frekuencës Doppler, nga formula (2.8) mund të gjejmë shpejtësinë e trupit reflektues:

Shenja "+" korrespondon me lëvizjen e trupit drejt emetuesit.

Efekti Doppler përdoret për të përcaktuar shpejtësinë e rrjedhjes së gjakut, shpejtësinë e lëvizjes së valvulave dhe mureve të zemrës (ekokardiografia Doppler) dhe organeve të tjera. Një diagram i konfigurimit përkatës për matjen e shpejtësisë së gjakut është paraqitur në Fig. 2.4.

Oriz. 2.4. Skema e një instalimi për matjen e shpejtësisë së gjakut: 1 - burim me ultratinguj, 2 - marrës me ultratinguj

Pajisja përbëhet nga dy piezokristale, njëra prej të cilave përdoret për të gjeneruar dridhje tejzanor (efekti piezoelektrik i kundërt), dhe i dyti - për të marrë ultratinguj (efekt piezoelektrik i drejtpërdrejtë) i shpërndarë nga gjaku.

Shembull. Përcaktoni shpejtësinë e rrjedhjes së gjakut në arterie, nëse është kundër reflektimi i ultrazërit (ν 0 = 100 kHz = 100,000 Hz, v \u003d 1500 m / s) ndodh një zhvendosje e frekuencës Doppler nga eritrocitet ν D = 40 Hz.

Zgjidhje. Me formulën (2.9) gjejmë:

v 0 = v D v /2v0 = 40x 1500/(2x 100,000) = 0,3 m/s.

2.7. Anizotropia gjatë përhapjes së valëve sipërfaqësore. Efekti i valëve të goditjes në indet biologjike

1. Anizotropia e përhapjes së valëve sipërfaqësore. Kur studiohen vetitë mekanike të lëkurës duke përdorur valë sipërfaqësore me një frekuencë 5-6 kHz (të mos ngatërrohet me ultratinguj), manifestohet anizotropia akustike e lëkurës. Kjo shprehet në faktin se shpejtësitë e përhapjes së valës sipërfaqësore në drejtime reciproke pingule - përgjatë boshteve vertikale (Y) dhe horizontale (X) të trupit - ndryshojnë.

Për të përcaktuar ashpërsinë e anizotropisë akustike, përdoret koeficienti i anizotropisë mekanike, i cili llogaritet me formulën:

ku v y- shpejtësia përgjatë boshtit vertikal, v x- përgjatë boshtit horizontal.

Koeficienti i anizotropisë merret si pozitiv (K+) nëse v y> v x në v y < v x koeficienti merret si negativ (K -). Vlerat numerike të shpejtësisë së valëve sipërfaqësore në lëkurë dhe shkalla e anizotropisë janë kritere objektive për vlerësimin e efekteve të ndryshme, përfshirë ato në lëkurë.

2. Veprimi i valëve goditëse në indet biologjike. Në shumë raste të ndikimit në indet (organet) biologjike, është e nevojshme të merren parasysh valët e goditjes që rezultojnë.

Kështu, për shembull, një valë goditëse ndodh kur një objekt i hapur godet kokën. Prandaj, gjatë projektimit të helmetave mbrojtëse, tregohet kujdes për të laguar valën e goditjes dhe për të mbrojtur pjesën e pasme të kokës në një goditje ballore. Këtij qëllimi i shërben shiriti i brendshëm në helmetë, i cili në pamje të parë duket se është i nevojshëm vetëm për ajrosje.

Valët goditëse lindin në inde kur ekspozohen ndaj rrezatimit lazer me intensitet të lartë. Shpesh pas kësaj, ndryshimet cikatriale (ose të tjera) fillojnë të zhvillohen në lëkurë. Ky është rasti, për shembull, në procedurat kozmetike. Prandaj, për të reduktuar efektet e dëmshme të valëve goditëse, është e nevojshme të llogaritet paraprakisht doza e ekspozimit, duke marrë parasysh vetitë fizike si të rrezatimit ashtu edhe të vetë lëkurës.

Oriz. 2.5. Përhapja e valëve goditëse radiale

Valët e goditjes përdoren në terapinë me valë goditëse radiale. Në fig. 2.5 tregon përhapjen e valëve të goditjes radiale nga aplikuesi.

Valë të tilla krijohen në pajisje të pajisura me një kompresor të veçantë. Vala goditëse radiale gjenerohet në mënyrë pneumatike. Pistoni, i vendosur në manipulues, lëviz me shpejtësi të madhe nën ndikimin e një pulsi të kontrolluar të ajrit të kompresuar. Kur pistoni godet aplikuesin e instaluar në manipulues, energjia e tij kinetike shndërrohet në energji mekanike të zonës së trupit që është prekur. Në këtë rast, për të reduktuar humbjet gjatë transmetimit të valëve në hendekun e ajrit që ndodhet midis aplikuesit dhe lëkurës dhe për të siguruar përçueshmëri të mirë të valëve të goditjes, përdoret një xhel kontakti. Mënyra normale e funksionimit: frekuenca 6-10 Hz, presioni i funksionimit 250 kPa, numri i pulseve për seancë - deri në 2000.

1. Në anije ndizet një sirenë që jep sinjale në mjegull dhe pas t = 6.6 s dëgjohet një jehonë. Sa larg është sipërfaqja reflektuese? shpejtësia e zërit në ajër v= 330 m/s.

Zgjidhje

Në kohën t, zëri përshkon një shteg 2S: 2S = vt →S = vt/2 = 1090 m. Përgjigje: S = 1090 m.

2. Cila është madhësia minimale e objekteve që lakuriqët e natës mund të gjejnë me sensorin e tyre, i cili ka një frekuencë prej 100,000 Hz? Cila është madhësia minimale e objekteve që delfinët mund të zbulojnë duke përdorur një frekuencë prej 100,000 Hz?

Zgjidhje

Dimensionet minimale të një objekti janë të barabarta me gjatësinë e valës:

λ1\u003d 330 m / s / 10 5 Hz \u003d 3,3 mm. Kjo është afërsisht madhësia e insekteve me të cilat ushqehen lakuriqët e natës;

λ2\u003d 1500 m / s / 10 5 Hz \u003d 1,5 cm Një delfin mund të zbulojë një peshk të vogël.

Përgjigje:λ1= 3,3 mm; λ2= 1,5 cm.

3. Së pari, një person sheh një rrufe dhe pas 8 sekondash dëgjon një bubullimë. Në çfarë largësie u ndez rrufeja prej tij?

Zgjidhje

S \u003d v yll t \u003d 330 x 8 = 2640 m. Përgjigje: 2640 m

4. Dy valë zanore kanë të njëjtat karakteristika, përveç se njëra ka dyfishin e gjatësisë valore të tjetrës. Cili mbart më shumë energji? Sa herë?

Zgjidhje

Intensiteti i valës është drejtpërdrejt proporcional me katrorin e frekuencës (2.6) dhe në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e gjatësisë së valës (ω = 2πv/λ ). Përgjigje: një me një gjatësi vale më të shkurtër; 4 herë.

5. Një valë zanore me një frekuencë prej 262 Hz përhapet në ajër me një shpejtësi prej 345 m/s. a) Sa është gjatësia valore e tij? b) Sa kohë duhet që faza në një pikë të caktuar të hapësirës të ndryshojë me 90°? c) Sa është diferenca e fazës (në gradë) midis pikave 6,4 cm larg njëra-tjetrës?

Zgjidhje

a) λ =v /ν = 345/262 = 1,32 m;

në) Δφ = 360°s/λ= 360 x 0,064/1,32 = 17,5°. Përgjigje: a) λ = 1,32 m; b) t = T/4; në) Δφ = 17,5°.

6. Vlerësoni kufirin e sipërm (frekuencën) e ultrazërit në ajër nëse dihet shpejtësia e përhapjes së tij v= 330 m/s. Supozojmë se molekulat e ajrit kanë një madhësi të rendit d = 10 -10 m.

Zgjidhje

Në ajër, një valë mekanike është gjatësore dhe gjatësia e valës korrespondon me distancën midis dy përqendrimeve (ose shkarkimeve) më të afërta të molekulave. Meqenëse distanca midis grumbujve nuk mund të jetë në asnjë mënyrë më e vogël se madhësia e molekulave, atëherë rasti dukshëm kufizues duhet të konsiderohet d = λ. Nga këto konsiderata kemi ν =v /λ = 3,3x 10 12 Hz. Përgjigje:ν = 3,3x 10 12 Hz.

7. Dy makina lëvizin drejt njëra-tjetrës me shpejtësi v 1 = 20 m/s dhe v 2 = 10 m/s. Makina e parë jep një sinjal me një frekuencë ν 0 = 800 Hz. Shpejtësia e zërit v= 340 m/s. Çfarë frekuence do të dëgjojë drejtuesi i makinës së dytë: a) përpara se makinat të takohen; b) pas takimit të makinave?

8. Kur kalon një tren, ju dëgjoni se si frekuenca e bilbilit të tij ndryshon nga ν 1 = 1000 Hz (kur afrohet) në ν 2 = 800 Hz (kur treni po largohet). Sa është shpejtësia e trenit?

Zgjidhje

Ky problem ndryshon nga ato të mëparshme në atë që ne nuk e dimë shpejtësinë e burimit të zërit - trenit - dhe frekuenca e sinjalit të tij ν 0 është e panjohur. Prandaj, fitohet një sistem ekuacionesh me dy të panjohura:

Zgjidhje

Le vështë shpejtësia e erës, dhe ajo fryn nga personi (marrësi) në burimin e zërit. Në lidhje me tokën, ato janë të palëvizshme dhe në raport me ajrin, të dyja lëvizin në të djathtë me një shpejtësi u.

Me formulën (2.7) marrim frekuencën e zërit. perceptuar nga njeriu. Ajo është e pandryshuar:

Përgjigje: frekuenca nuk do të ndryshojë.

Valë– procesi i përhapjes së lëkundjeve në një mjedis elastik.

valë mekanike– shqetësime mekanike që përhapen në hapësirë ​​dhe bartin energji.

Llojet e valëve:

gjatësore - grimcat e mediumit lëkunden në drejtim të përhapjes së valës - në të gjitha mediat elastike;

x

drejtimi i lëkundjes

pikat e mjedisit

tërthor - grimcat e mediumit lëkunden pingul me drejtimin e përhapjes së valës - në sipërfaqen e lëngut.

X

Llojet e valëve mekanike:

valët elastike - përhapja e deformimeve elastike;

valët në sipërfaqen e një lëngu.

Karakteristikat e valës:

Lëreni A të lëkundet sipas ligjit:
.

Pastaj B lëkundet me një vonesë për një kënd
, ku
, d.m.th.

Energjia e valës.

është energjia totale e një grimce. Nëse grimcatN, atëherë ku - epsilon, V - vëllim.

Epsilon– energjia për njësi vëllimi të valës – dendësia vëllimore e energjisë.

Fluksi i energjisë së valës është i barabartë me raportin e energjisë së transferuar nga valët nëpër një sipërfaqe të caktuar me kohën gjatë së cilës kryhet ky transferim:
, vat; 1 vat = 1 J/s.

Dendësia e fluksit të energjisë - Intensiteti i valës- rrjedha e energjisë përmes një njësie sipërfaqeje - një vlerë e barabartë me energjinë mesatare të transferuar nga një valë për njësi të kohës për njësi të sipërfaqes së seksionit kryq.

[W/m2]

.

Vektor Umov- vektori I, që tregon drejtimin e përhapjes së valës dhe i barabartë me rrjedhën e energjisë së valës që kalon nëpër një sipërfaqe njësi pingul me këtë drejtim:

.

Karakteristikat fizike të valës:

Vibruese:

1. amplituda

Vala:

1. gjatësia valore

   shpejtësia e valës

   intensiteti

Lëkundjet komplekse (relaksimi) - të ndryshme nga sinusoidale.

Transformimi i Furierit- çdo funksion periodik kompleks mund të paraqitet si shuma e disa funksioneve të thjeshta (harmonike), periudhat e të cilave janë shumëfisha të periudhës së funksionit kompleks - kjo është analizë harmonike. Ndodh në analizues. Rezultati është spektri harmonik i një lëkundjeje komplekse:

POR

0

tingull - dridhjet dhe valët që veprojnë në veshin e njeriut dhe shkaktojnë një ndjesi dëgjimore.

Dridhjet dhe valët e zërit janë një rast i veçantë i dridhjeve dhe valëve mekanike. Llojet e tingujve:

tonet- tingulli, i cili është një proces periodik:

1. pirun akordues i thjeshtë - harmonik

   kompleks - anharmonik - fjalim, muzikë

Një ton kompleks mund të zbërthehet në të thjeshta. Frekuenca më e ulët e një zbërthimi të tillë është toni themelor, harmonikat e mbetura (overtonet) kanë frekuenca të barabarta me 2 dhe të tjerët. Një grup frekuencash që tregojnë intensitetin e tyre relativ është spektri akustik.

Zhurma - tingull me një varësi komplekse kohore që nuk përsëritet (fëshfërimë, kërcitje, duartrokitje). Spektri është i vazhdueshëm.

Karakteristikat fizike të zërit:

Karakteristikat e ndjeshmërisë së dëgjimit:

Lartësia përcaktohet nga frekuenca e valës së zërit. Sa më e lartë të jetë frekuenca, aq më i lartë është toni. Tingulli me intensitet më të madh është më i ulët.

Timbër– përcaktohet nga spektri akustik. Sa më shumë tone, aq më i pasur është spektri.

Vëllimi- karakterizon nivelin e ndjeshmërisë dëgjimore. Varet nga intensiteti dhe frekuenca e zërit. Psikofizike Ligji Weber-Fechner: nëse e rritni acarimin në mënyrë eksponenciale (me të njëjtin numër herë), atëherë ndjesia e këtij acarimi do të rritet në progresion aritmetik (me të njëjtën sasi).

, ku E është zhurma (e matur në fon);
- niveli i intensitetit (i matur në bel). 1 bel - ndryshimi i nivelit të intensitetit, i cili korrespondon me një ndryshim në intensitetin e zërit me 10 herë. K - koeficienti i proporcionalitetit, varet nga frekuenca dhe intensiteti.

Marrëdhënia midis zërit dhe intensitetit të zërit është kthesa të barabarta të zërit, të ndërtuara mbi të dhëna eksperimentale (ata krijojnë një tingull me frekuencë 1 kHz, ndryshojnë intensitetin derisa të shfaqet një ndjesi dëgjimore e ngjashme me ndjesinë e volumit të tingullit në studim). Duke ditur intensitetin dhe frekuencën, mund të gjeni sfondin.

Audiometria- një metodë për matjen e mprehtësisë së dëgjimit. Instrumenti është një audiometër. Kurba që rezulton është një audiogram. Përcaktohet dhe krahasohet pragu i ndjeshmërisë së dëgjimit në frekuenca të ndryshme.

Matësi i zhurmës - matja e nivelit të zhurmës.

Në klinikë: auskultim - stetoskop / fonendoskop. Një fonendoskop është një kapsulë e zbrazët me një membranë dhe tuba gome.

Fonokardiografi - regjistrim grafik i sfondeve dhe zhurmave të zemrës.

Perkusion.

Ultratinguj– dridhjet mekanike dhe valët me frekuencë mbi 20 kHz deri në 20 MHz. Emituesit e ultrazërit - emetues elektromekanikë të bazuar në efektin piezoelektrik (rryma alternative në elektroda, midis të cilave është kuarci).

Gjatësia e valës së ultrazërit është më e vogël se gjatësia e valës së zërit: 1.4 m - zë në ujë (1 kHz), 1.4 mm - ultratinguj në ujë (1 MHz). Ekografia reflektohet mirë në kufirin kockë-periosteum-muskul. Ultratingulli nuk do të depërtojë në trupin e njeriut nëse nuk lubrifikohet me vaj (shtresa ajri). Shpejtësia e përhapjes së ultrazërit varet nga mjedisi. Proceset fizike: mikrovibrimet, shkatërrimi i biomakromolekulave, ristrukturimi dhe dëmtimi i membranave biologjike, efekti termik, shkatërrimi i qelizave dhe mikroorganizmave, kavitacioni. Në klinikë: diagnostifikim (encefalograf, kardiograf, ekografi), fizioterapi (800 kHz), bisturi tejzanor, industri farmaceutike, osteosintezë, sterilizimi.

infratingulli– valët me frekuencë më të vogël se 20 Hz. Veprimi negativ - rezonanca në trup.

dridhjet. Veprim i dobishëm dhe i dëmshëm. Masazh. sëmundja e dridhjeve.

Efekti Doppler– ndryshimi i frekuencës së valëve të perceptuara nga vëzhguesi (marrësi i valës) për shkak të lëvizjes relative të burimit të valës dhe vëzhguesit.

Rasti 1: N i afrohet I.

Rasti 2: Dhe i afrohet N.

Rasti 3: afrimi dhe distanca e I dhe H nga njëri-tjetri:

Sistemi: gjeneratori tejzanor - marrësi - është i palëvizshëm në raport me mediumin. Objekti është duke lëvizur. Ajo merr ultratinguj me një frekuencë
, e reflekton atë, duke e dërguar te marrësi, i cili merr një valë ultrasonike me një frekuencë
. Diferenca e frekuencës - Zhvendosja e frekuencës doppler:
. Përdoret për të përcaktuar shpejtësinë e rrjedhjes së gjakut, shpejtësinë e lëvizjes së valvulave.