Механикалық тербелістер мен толқындар. Дыбыс тақырыбын зерттеу әдістемесі

1.

Тема:
Механикалық тербелістер
мен толқындар. Дыбыс
тақырыбын зерттеу
әдістемесі.

2.

1. Тербелістер.
Тербелістердің сипаттамалары

3.

Тербелістер уақыт өте келе қайталанудың белгілі
бір дәрежесімен ерекшеленетін процестер деп
аталады.

4.

Еркін (меншікті) тербелістер-бұл бастапқыда
жинақталған энергия есебінен сыртқы әсерлерсіз
жүзеге асырылатын тербелістер.
Периодты деп аталады, егер қозғалыстың барлық
сипаттамалары белгілі бір уақыт аралығында
қайталанады.
Гармоникалық тербелістер-бұл тербелмелі шама
синус немесе косинус Заңы бойынша уақыт бойынша
өзгеретін тербелістер.
x A sin 0t 0
немес
е
x A cos 0t 0

5.

Тербеліс процесінің негізгі сипаттамалары
x
x A sin 0t 0
A
0
π
A
2π
t
T
Орын ауыстыру (x) - кез келген уақытта материалдық нүктеден
тепе-теңдік жағдайына дейінгі қашықтық.
[ x] [1 м]
Амплитудасы (A) – материалдық нүктенің тепе-теңдік
жағдайынан ең үлкен (максималды) ығсуы.
[ A] [1 м]
Тербеліс кезеңі (T) - бір толық тербеліс жасалатын уақыт.
t
T
N
[T ] [1 c]

6.

Тербеліс жиілігі – уақыт бірлігіндегі толық тербелістер саны.
[ ] [1 c 1 Гц]
1
N
t
1
Жиілік пен период арасындағы байланыс:
T
Дөңгелек жиілік (ω) - 2 есе секундта жасалған тербелістер
саны.
[ ] [1 рад с]
Айналмалы жиілік, жиілік
және тербеліс арасындағы
байланыс:
2
2
T
Тербеліс фазасы 0t 0 – дененің кез келген уақытта орын
ауыстыруын сипаттайтын бұрыштық жолы.
Тербелістердің бастапқы фазасы 0 -тербелістер
басталатын тепе-теңдік позициясының белгілі бір
бұрышы.

7.

2. Еркін гармоникалық сөнбейтін
тербелістер

8.

d 2x
2
– Дт сөнбейтін тербелістер
x
0
0
dt 2
0 – табиғи тербеліс жиілігі.
x A sin 0t 0
k
-осы ДТ шешімі
x A cos 0t 0
Тербелмелі дененің жылдамдығы:
m
2
0
v x' A sin 0t 0
A 0 cos 0t 0 vmax cos 0t 0
Тербелмелі дененің үдеуі:
a x v A 0 cos 0t 0
"
A 02 sin 0t 0 amax sin 0t 0
и amax A
- жылдамдық пен үдеудің амплитудалық мәндері
vmax A 0
2
0

9.

3. Еркін әлсірейтін тербелістер

10.

2
d x
dx
2
– Дт әлсіреген тербелістер
2
x
0
0
dt
dt 2
r
k
2
2
0 и
m
m
β – әлсіреу коэффициенті
r – үйкеліс коэффициенті
x A0 e sin 0 t 0
- осы Дт шешімі
t
x A0 e cos 0 t 0
t
x
A0e
t
2
2
0
t
– тербелістердің
айналмалы жиілігі
0, 0
A(t ) A0 e t – әлсіреген тербелістердің
амплитудасы

11.

Әлсіреген тербеліс кезеңі:
2
2
T
02 2
Әлсіреудің логарифмдік декременті:
A0 e t
A(t )
T
ln
ln
ln(
e
)
T
A(t T )
A0 e (t T )

12.

4. Жазық толқын теңдеуі.
Толқын сипаттамалары

13.

Серпімді ортада механикалық тербелістердің таралу процесі
толқын деп аталады.
Механикалық
толқын
Бойлық
толқын
Көлденең
толқын
Бұл орта бөлшектерінің
тербелісі толқынның
таралу бағытында болатын
толқын.
Бұл орта бөлшектерінің
тербелісі толқынның таралу
бағытына перпендикуляр
болатын толқын.
Көлемнің серпімділігі бар
денелерде (кез-келген
ортада: қатты, сұйық, газ
тәрізді)
Пішіннің серпімділігі бар
қатты денелерде.

14.

Толқын ұзындығы-бұл фронттың орта бөлшектерінің тербеліс
кезеңіне тең уақыт ішінде қозғалатын қашықтығы:
T
[ ] [1м]
x
S A sin t
v
S f x, t
S
жазық толқын теңдеуі
t const
λ
x
λ

15.

5. Акустика.
Дыбыстың физикалық
(объективті) сипаттамалары

16.

Акустика-серпімді тербелістер мен толқындарды, тербелістер
мен толқындарды алу және тіркеу әдістерін, олардың затпен
өзара әрекеттесуін зерттейтін физика саласы.
Тар мағынада акустика-бұл дыбыс туралы ілім, яғни
адамның құлағы қабылдаған газдардағы, сұйықтықтардағы
және қатты денелердегі серпімді тербелістер мен толқындар.
Дыбыс (дыбыстық тербелістер) - бұл бойлық толқындар
түрінде таралатын серпімді ортадағы бөлшектердің тербелісі,
Слышимый
олардың жиілігі адамның
құлағы қабылдаған жиілік
человеком
диапазонында, 16-дан
20000 Гц-ке звук
дейін.
Инфразвук
16 Гц
20000 Гц
Ультразвук

17.

Дыбыс
Тон
бұл тұрақты тербеліс,
уақыт бойынша
тұрақты немесе
табиғи түрде
өзгеретін
амплитудасы мен
жиілігі бар дыбыс.
Шу
күрделі,
қайталанбайтын
уақытша
тәуелділікке ие және
ретсіз өзгеретін
күрделі тондардың
тіркесімі болып
табылатын дыбыс.
Дыбыстық
соққы
бұл қысқа мерзімді
дыбыстық әсер:
мақта, жарылыс
және т. б.

18.

Дыбыстың физикалық (объективті) сипаттамалары
RT
1. Дыбыс жылдамдығы.
C P CV
– тұрақты қысым мен көлемдегі жылу сыйымдылығының
қатынасы,
R – әмбебап газ тұрақтысы,
υг < υЖ < υТ
μ – газдың молярлық массасы.
2. Дыбыстық (акустикалық) қысым -бұл
орташа қысымға қосымша қысым, мезгілмезгіл өзгеріп отырады, дыбыс
толқынындағы бөлшектердің қоюлану және
разряд аймақтарында пайда болады.
P 1 Н 1 Па
м2
P1 P P

19.

3. Ортаның акустикалық кедергісі (ω) – берілген ортадағы
дыбыс жылдамдығының ортаның тығыздығына көбейтіндісі;
оның акустикалық қасиеттерінің негізгі сипаттамасы болып
табылады.
4.I дыбыстың қарқындылығы-дыбыс толқыны арқылы
тасымалданатын энергия ағынының тығыздығы, яғни
толқынның таралу бағытына перпендикуляр бірлік
платформасы арқылы толқынмен 1 секундта
Bm
тасымалданатын орташа энергия.
I 1 2
м
Дыбыстық қысым мен дыбыс толқынының қарқындылығы
арасында формулалармен анықталған байланыс бар:
( P0 )
I
2
2
немесе
I
( Pэф ) 2