גַל– תהליך התפשטות תנודות בתווך אלסטי.
גל מכני– הפרעות מכניות המתפשטות בחלל ונושאות אנרגיה.
סוגי גלים:
אורכי - חלקיקי המדיום מתנדנדים לכיוון התפשטות הגל - בכל המדיות האלסטיות;
איקס
כיוון תנודה
נקודות של הסביבה
רוחבי - חלקיקי המדיום מתנודדים בניצב לכיוון התפשטות הגל - על פני הנוזל.
איקס
סוגי גלים מכניים:
גלים אלסטיים - התפשטות של דפורמציות אלסטיות;
גלים על פני נוזל.
מאפייני גל:
תן א' להתנודד לפי החוק: 
.
ואז B מתנודד בהשהיה בזווית 
, איפה 
, כלומר
אנרגיית גל.
היא האנרגיה הכוללת של חלקיק אחד. אם חלקיקיםN, אז איפה 
- אפסילון, V - נפח.
אפסילון– אנרגיה ליחידת נפח של הגל – צפיפות אנרגיה נפחית.
שטף אנרגיית הגל שווה ליחס בין האנרגיה המועברת על ידי גלים דרך משטח מסוים לזמן שבמהלכו העברה זו מתבצעת: 
, וואט; 1 וואט = 1J/s.
צפיפות שטף האנרגיה - עוצמת גל- זרימת אנרגיה דרך יחידת שטח - ערך השווה לאנרגיה הממוצעת המועברת על ידי גל ליחידת זמן ליחידת שטח של החתך.
[W/m2]
.
וקטור Umov- וקטור I, המראה את כיוון התפשטות הגל ושווה לזרימת אנרגיית הגל העוברת דרך יחידת שטח מאונך לכיוון זה:
.
מאפיינים פיזיים של הגל:
אמפליטודה
אֹרֶך גַל
מהירות גל
עָצמָה
רטט:
גַל:
תנודות מורכבות (הרפיה) - שונות מסינוסואידיות.
טרנספורמציה פורייה- כל פונקציה מחזורית מורכבת יכולה להיות מיוצגת כסכום של מספר פונקציות פשוטות (הרמוניות), שתקופותיהן הן כפולות של התקופה של הפונקציה המורכבת - זהו ניתוח הרמוני. מתרחש במנתחים. התוצאה היא הספקטרום ההרמוני של תנודה מורכבת:
אבל
0 
נשמע -רעידות וגלים הפועלים על האוזן האנושית וגורמים לתחושת שמיעה.
רעידות קול וגלים הם מקרה מיוחד של רעידות וגלים מכניים. סוגי צלילים:
פשוט - הרמוני - מזלג כוונון
מורכב - אנהרמוני - דיבור, מוזיקה
גוונים- צליל, שהוא תהליך תקופתי:
טון מורכב ניתן לפרק לפשוטים. התדר הנמוך ביותר של פירוק כזה הוא הטון הבסיסי, לשאר ההרמוניות (צלילים העליונים) יש תדרים השווים ל-2 
ואחרים. קבוצה של תדרים המציינת את עוצמתם היחסית היא הספקטרום האקוסטי.
רעש -צליל עם תלות זמן מורכבת שאינה חוזרת על עצמה (רשרוש, חריקות, מחיאות כפיים). הספקטרום הוא רציף.
מאפיינים פיזיים של צליל:
מאפייני תחושת השמיעה:
גוֹבַהנקבע על פי תדירות גל הקול. ככל שהתדר גבוה יותר, כך הטון גבוה יותר. הצליל בעוצמה גדולה יותר נמוך יותר.
גָוֶן- נקבע על ידי הספקטרום האקוסטי. ככל שיותר צלילים, הספקטרום עשיר יותר.
כרך- מאפיין את רמת התחושה השמיעתית. תלוי בעוצמת הקול ובתדירות. פסיכופיזי חוק וובר-פכנר: אם תגביר את הגירוי באופן אקספוננציאלי (באותו מספר פעמים), אז התחושה של גירוי זה תגבר בהתקדמות האריתמטית (באותה כמות).
, כאשר E הוא עוצמה (נמדדת בפונים); 
- רמת עוצמה (נמדדת בבל). 1 בל - שינוי ברמת העוצמה, המתאים לשינוי בעוצמת הצליל פי 10. K - מקדם מידתיות, תלוי בתדירות ובעוצמה.
הקשר בין עוצמת הקול ועוצמת הקול הוא עקומות עוצמה שוות, בנוי על נתונים ניסיוניים (הם יוצרים צליל בתדר של 1 קילו-הרץ, משנים את העוצמה עד שמתעוררת תחושת שמיעה בדומה לתחושת עוצמת הקול של הצליל הנחקר). לדעת את העוצמה והתדירות, אתה יכול למצוא את הרקע.
אודיומטריה- שיטה למדידת חדות השמיעה. המכשיר הוא אודיומטר. העקומה המתקבלת היא אודיוגרמה. סף תחושת השמיעה בתדרים שונים נקבע ומשווה.
מד רעש - מדידת רמת רעש.
במרפאה: אוקולטציה - סטטוסקופ / טלפון. פונדוסקופ הוא קפסולה חלולה עם ממברנה וצינורות גומי.
פונוקרדיוגרפיה - רישום גרפי של רקעים ואושושים בלב.
הַקָשָׁה.
אולטרסאונד– רעידות וגלים מכאניים בתדר מעל 20 קילו-הרץ עד 20 מגה-הרץ. פולטי אולטרסאונד הם פולטים אלקטרו-מכאניים המבוססים על האפקט הפיאזואלקטרי (זרם חילופין לאלקטרודות, שביניהם קוורץ).
אורך הגל של האולטרסאונד קטן מאורך הגל של הקול: 1.4 מ' - קול במים (1 קילו-הרץ), 1.4 מ"מ - אולטרסאונד במים (1 מגה-הרץ). אולטרסאונד משתקף היטב בגבול השריר העצם-פריוסטאום. אולטרסאונד לא יחדור לגוף האדם אם הוא לא משומן בשמן (שכבת אוויר). מהירות ההתפשטות של אולטרסאונד תלויה בסביבה. תהליכים פיזיקליים: מיקרווויברציות, הרס של ביומאקרומולקולות, מבנה מחדש ופגיעה של ממברנות ביולוגיות, השפעה תרמית, הרס של תאים ומיקרואורגניזמים, קוויטציה. במרפאה: אבחון (אנצפלוגרף, קרדיוגרף, אולטרסאונד), פיזיותרפיה (800 קילו-הרץ), אזמל אולטראסוני, תעשיית התרופות, אוסטאוסינתזה, עיקור.
אינפרסאונד– גלים בתדר נמוך מ-20 הרץ. פעולה שלילית - תהודה בגוף.
רעידות. פעולה מועילה ומזיקה. לְעַסוֹת. מחלת רטט.
אפקט דופלר– שינוי בתדירות הגלים הנקלטים על ידי הצופה (מקלט גל) עקב התנועה היחסית של מקור הגל והצופה.
מקרה 1: N מתקרב ל-I.
מקרה 2: ומתקרב ל-N.
מקרה 3: התקרבות ומרחק של I ו-H זה מזה:
מערכת: מחולל קולי - מקלט - חסר תנועה ביחס למדיום. האובייקט זז. הוא מקבל אולטרסאונד בתדירות 
, משקף אותו, שולח אותו למקלט, שמקבל גל קולי בתדר 
. הפרש תדרים - שינוי תדר דופלר:
. הוא משמש לקביעת מהירות זרימת הדם, מהירות התנועה של השסתומים.
הרצאה - 14. גלים מכניים.
2. גל מכני.
3. מקור גלים מכניים.
4. מקור נקודתי של גלים.
5. גל רוחבי.
6. גל אורך.
7. חזית גל.
9. גלים תקופתיים.
10. גל הרמוני.
11. אורך גל.
12. מהירות הפצה.
13. תלות של מהירות הגל בתכונות המדיום.
14. עקרון הויגנס.
15. השתקפות ושבירה של גלים.
16. חוק השתקפות הגלים.
17. חוק שבירה של גלים.
18. משוואת גל מישור.
19. אנרגיה ועוצמת הגל.
20. עקרון הסופרפוזיציה.
21. רעידות קוהרנטיות.
22. גלים קוהרנטיים.
23. הפרעות של גלים. א) מצב מרבי של הפרעות, ב) מצב מינימום הפרעות.
24. הפרעות וחוק שימור האנרגיה.
25. עקיפה של גלים.
26. עקרון Huygens-Fresnel.
27. גל מקוטב.
29. עוצמת קול.
30. גובה הצליל.
31. גוון צליל.
32. אולטרסאונד.
33. אינפרסאונד.
34. אפקט דופלר.
1.גל -זהו תהליך ההתפשטות של תנודות מכל כמות פיזית בחלל. לדוגמה, גלי קול בגזים או נוזלים מייצגים התפשטות של תנודות לחץ וצפיפות במדיה אלו. גל אלקטרומגנטי הוא תהליך התפשטות בחלל של תנודות בעוצמתם של שדות מגנטיים חשמליים.
ניתן להעביר אנרגיה ותנע בחלל על ידי העברת חומר. לכל גוף נע יש אנרגיה קינטית. לכן, הוא מעביר אנרגיה קינטית על ידי העברת חומר. אותו גוף, מחומם, נע בחלל, מעביר אנרגיה תרמית, מעביר חומר.
חלקיקים של תווך אלסטי מחוברים זה לזה. הפרעות, כלומר. סטיות ממיקום שיווי המשקל של חלקיק אחד מועברות לחלקיקים שכנים, כלומר. אנרגיה ותנע מועברים מחלקיק אחד לחלקיקים שכנים, בעוד שכל חלקיק נשאר קרוב למיקום שיווי המשקל שלו. כך, אנרגיה ותנע מועברים לאורך השרשרת מחלקיק אחד למשנהו, ואין העברה של חומר.
אז, תהליך הגל הוא תהליך של העברת אנרגיה ותנע בחלל ללא העברת חומר.
2. גל מכני או גל אלסטיהיא הפרעה (תנודה) המתפשטת בתווך אלסטי. המדיום האלסטי בו מתפשטים גלים מכניים הוא אוויר, מים, עץ, מתכות וחומרים אלסטיים אחרים. גלים אלסטיים נקראים גלי קול.
3. מקור של גלים מכניים- גוף המבצע תנועה נדנדת, בהיותו במדיום אלסטי, למשל, מזלגות כוונון רוטטים, מיתרים, מיתרי קול.
4. מקור נקודתי של גלים -מקור של גל שניתן להזניח את מידותיו בהשוואה למרחק בו מתפשט הגל.
5. גל רוחבי -גל שבו חלקיקי המדיום מתנודדים בכיוון המאונך לכיוון התפשטות הגל. לדוגמה, גלים על פני המים הם גלים רוחביים, כי תנודות של חלקיקי מים מתרחשות בכיוון המאונך לכיוון פני המים, והגל מתפשט לאורך פני המים. גל רוחבי מתפשט לאורך חוט, שקצהו האחד קבוע, והשני מתנודד במישור אנכי.
גל רוחבי יכול להתפשט רק לאורך הממשק בין הרוח של אמצעי תקשורת שונים.
6. גל אורך -גל בו מתרחשות רעידות בכיוון התפשטות הגל. גל אורך מתרחש במעיין סליל ארוך אם אחד מקצוותיו נתון להפרעות תקופתיות המכוונות לאורך המעיין. הגל האלסטי העובר לאורך הקפיץ הוא רצף מתפשט של דחיסה ומתח (איור 88)
גל אורך יכול להתפשט רק בתוך תווך אלסטי, למשל, באוויר, במים. במוצקים ובנוזלים, גלים רוחביים וגם גלים אורכיים יכולים להתפשט בו זמנית, מכיוון גוף מוצק ונוזל מוגבלים תמיד על ידי משטח - הממשק בין שני מדיה. לדוגמה, אם מוט פלדה נפגע בקצה עם פטיש, אז דפורמציה אלסטית יתחיל להתפשט בו. גל רוחבי ירוץ לאורך פני המוט, ובתוכו יתפשט גל אורכי (דחיסה והידרדרות של המדיום) (איור 89).
7. חזית גל (משטח גל)הוא מוקד הנקודות המתנודדות באותם שלבים. על פני הגל, לשלבים של הנקודות המתנודדות ברגע הזמן הנחשב יש אותו ערך. אם נזרקת אבן לתוך אגם רגוע, אז גלים רוחביים בצורת עיגול יתחילו להתפשט לאורך פני האגם ממקום נפילתו, כשהמרכז נמצא במקום בו נפלה האבן. בדוגמה זו, חזית הגל היא מעגל.
בגל כדורי, חזית הגל היא כדור. גלים כאלה נוצרים על ידי מקורות נקודתיים.
במרחקים גדולים מאוד מהמקור, ניתן להזניח את עקמומיות החזית וחזית הגלים יכולה להיחשב שטוחה. במקרה זה, הגל נקרא גל מישור.
8. קורה - ישרהקו נורמלי למשטח הגל. בגל כדורי, הקרניים מכוונות לאורך רדיוסי הכדורים מהמרכז, שם נמצא מקור הגל (איור 90).
בגל מישור, הקרניים מכוונות בניצב לפני השטח של החזית (איור 91).
9. גלים תקופתיים.כשדיברנו על גלים, התכוונו להפרעה אחת המתפשטת בחלל.
אם מקור הגלים מבצע תנודות מתמשכות, אז גלים אלסטיים הנעים אחד אחרי השני עולים בתווך. גלים כאלה נקראים תקופתיים.
10. גל הרמוני- גל שנוצר על ידי תנודות הרמוניות. אם מקור הגל יוצר תנודות הרמוניות, אז הוא יוצר גלים הרמוניים – גלים שבהם חלקיקים מתנודדים לפי חוק הרמוני.
11. אֹרֶך גַל.תנו לגל הרמוני להתפשט לאורך ציר ה-OX ולהתנדנד בו לכיוון ציר OY. גל זה הוא רוחבי וניתן לייצג אותו כסינוסואיד (איור 92).
ניתן להשיג גל כזה על ידי גרימת רעידות במישור האנכי של הקצה החופשי של החוט.
אורך הגל הוא המרחק בין שתי הנקודות הקרובות ביותר. א' וב'מתנודד באותם שלבים (איור 92).
12. מהירות התפשטות הגלים– כמות פיזיקלית שווה מספרית למהירות ההתפשטות של תנודות בחלל. מתוך איור. 92 יוצא שהזמן שבו התנודה מתפשטת מנקודה לנקודה אבלעד לנקודה בְּ, כלומר במרחק של אורך גל השווה לתקופת התנודה. לכן, מהירות ההתפשטות של הגל היא
13. תלות של מהירות התפשטות הגל בתכונות המדיום. תדירות התנודות כאשר מתרחש גל תלויה רק בתכונות מקור הגל ואינה תלויה בתכונות המדיום. מהירות התפשטות הגלים תלויה בתכונות המדיום. לכן, אורך הגל משתנה בעת חציית הממשק בין שני מדיות שונות. מהירות הגל תלויה בקשר בין האטומים והמולקולות של המדיום. הקשר בין אטומים ומולקולות בנוזלים ובמוצקים נוקשה הרבה יותר מאשר בגזים. לכן, מהירות גלי הקול בנוזלים ובמוצקים גדולה בהרבה מאשר בגזים. באוויר מהירות הקול בתנאים רגילים היא 340, במים 1500 ובפלדה 6000.
המהירות הממוצעת של תנועה תרמית של מולקולות בגזים יורדת עם ירידה בטמפרטורה, וכתוצאה מכך, מהירות התפשטות הגלים בגזים יורדת. במדיום צפוף יותר, ולכן אינרטי יותר, מהירות הגל נמוכה יותר. אם הקול מתפשט באוויר, אז המהירות שלו תלויה בצפיפות האוויר. כאשר צפיפות האוויר גבוהה יותר, מהירות הקול נמוכה יותר. לעומת זאת, כאשר צפיפות האוויר נמוכה יותר, מהירות הקול גדולה יותר. כתוצאה מכך, כאשר הקול מתפשט, חזית הגל מתעוותת. מעל ביצה או מעל אגם, בעיקר בשעות הערב, צפיפות האוויר ליד פני השטח עקב אדי מים גדולה יותר מאשר בגובה מסוים. לכן, מהירות הקול ליד פני המים קטנה מאשר בגובה מסוים. כתוצאה מכך, חזית הגלים מסתובבת כך שהחלק העליון של החזית מתכופף יותר ויותר לעבר פני האגם. מסתבר שאנרגיה של גל שנע לאורך פני האגם ואנרגיה של גל שנע בזווית לפני האגם מסתכמות. לכן, בשעות הערב, הצליל מופץ היטב על פני האגם. אפילו שיחה שקטה נשמעת בעמידה על הגדה ממול.
14. עקרון הויגנס- כל נקודה של פני השטח שהגל הגיע אליה ברגע נתון היא מקור לגלים משניים. ציור משטח משיק לחזיתות של כל הגלים המשניים, נקבל את חזית הגלים בפעם הבאה.
חשבו, למשל, גל המתפשט על פני המים מנקודה O(איור 93) תן ברגע הזמן טלחזית הייתה צורה של עיגול ברדיוס רמרוכז בנקודה O. ברגע הזמן הבא, לכל גל משני תהיה חזית בצורת מעגל של רדיוס, שבו Vהיא מהירות התפשטות הגלים. ציור משטח משיק לחזיתות הגלים המשניים, נקבל את חזית הגלים ברגע הזמן (איור 93)
אם הגל מתפשט בתווך רציף, אז חזית הגל היא כדור.
15. השתקפות ושבירה של גלים.כאשר גל נופל על הממשק בין שני אמצעים שונים, כל נקודה של משטח זה, על פי עקרון הויגנס, הופכת למקור של גלים משניים המתפשטים משני צידי משטח החתך. לכן, כאשר חוצים את הממשק בין שני מדיות, הגל מוחזר בחלקו ועובר חלקית דרך משטח זה. כי מדיות שונות, אז מהירות הגלים בהם שונה. לכן, כאשר חוצים את הממשק בין שני מדיות, כיוון התפשטות הגל משתנה, כלומר. מתרחשת שבירת גלים. שקול, על בסיס עקרון הויגנס, התהליך וחוקי ההשתקפות והשבירה שלמים.
16. חוק השתקפות גלים. תן לגל מישור ליפול על ממשק שטוח בין שני מדיות שונות. בואו נבחר בו את השטח שבין שתי הקרניים ו (איור 94)
זווית הפגיעה היא הזווית בין האלומה הפוגעת לבין הניצב לממשק בנקודת הפגיעה.
זווית השתקפות - הזווית בין האלומה המוחזרת לבין הניצב לממשק בנקודת הפגיעה.
ברגע שהקרן תגיע לממשק בנקודה , נקודה זו תהפוך למקור של גלים משניים. חזית הגל ברגע זה מסומנת על ידי קטע קו ישר AC(איור 94). כתוצאה מכך, האלומה עדיין צריכה ללכת לממשק ברגע זה, הנתיב SW. תן לקורה לעבור את הנתיב הזה בזמן. הקרניים המתרחשות והמוחזרות מתפשטות באותו צד של הממשק, ולכן המהירויות שלהן זהות ושוות v.לאחר מכן .
במהלך הזמן הגל המשני מהנקודה אבלילך בדרך. כתוצאה מכך . משולשים ישרים ושווים, כי - תחתון ורגליים נפוצים. משוויון המשולשים נובע שוויון הזוויות 
. אבל גם, כלומר. .
כעת אנו מנסחים את חוק השתקפות הגלים: קרן תקרית, קרן מוחזרת , הניצב לממשק בין שני מדיה, המשוחזרים בנקודת ההתרחשות, שוכבים באותו מישור; זווית הפגיעה שווה לזווית ההשתקפות.
17. חוק שבירת גלים. תן לגל מישור לעבור דרך ממשק מישור בין שני מדיה. וזווית הפגיעה שונה מאפס (איור 95).
זווית השבירה היא הזווית בין האלומה השבורה לבין הניצב לממשק, המשוחזרת בנקודת הפגיעה.
סמן ואת מהירויות התפשטות הגלים במדיה 1 ו-2. ברגע שהקרן מגיעה לממשק בנקודה אבל, נקודה זו תהפוך למקור של גלים המתפשטים בתווך השני - הקרן, והקרן עדיין צריכה ללכת בדרך אל פני השטח של הקטע. זה הזמן שלוקח לקורה לנסוע בשביל SW,לאחר מכן . במהלך אותו זמן במדיום השני, האלומה תעבור את הנתיב. כי , אז ו .
משולשים וזוויות ישרות עם תחתון משותף , ו = , הם כמו זוויות עם צלעות מאונכות זו לזו. עבור הזוויות ואנחנו כותבים את השוויון הבא
.
אם לוקחים בחשבון את זה , , אנחנו מקבלים
כעת אנו מנסחים את חוק שבירת הגל: הקרן התקרית, הקרן השבורה והמאונך לממשק בין שני אמצעים, המשוחזרים בנקודת הפגיעה, שוכנים באותו מישור; היחס בין הסינוס של זווית השבירה לסינוס של זווית השבירה הוא ערך קבוע עבור שתי מדיות נתונות ונקרא מקדם השבירה היחסי עבור שני המדיות הנתונות.
18. משוואת גל מישור.חלקיקי התווך שנמצאים במרחק סממקור הגלים מתחילים להתנודד רק כשהגל מגיע אליו. אם Vהיא מהירות התפשטות הגלים, אז התנודות יתחילו בהשהייה למשך זמן
אם מקור הגל מתנודד לפי החוק ההרמוני, אז עבור חלקיק שנמצא במרחק סמהמקור, אנו כותבים את חוק התנודות בצורה
.
בואו נציג את הערך 
קראו למספר הגל. זה מראה כמה אורכי גל מתאימים למרחק השווה ליחידות אורך. עכשיו חוק התנודות של חלקיק של תווך הממוקם במרחק סמהמקור שאנו כותבים בטופס
.
משוואה זו מגדירה את העקירה של נקודת הנדנוד כפונקציה של זמן ומרחק ממקור הגל והיא נקראת משוואת הגל המישור.
19. אנרגיית גלים ועוצמתו. כל חלקיק שהגל הגיע אליו מתנודד ולכן יש לו אנרגיה. תנו לגל להתפשט בנפח כלשהו של תווך אלסטי עם משרעת אבלותדר מחזורי. המשמעות היא שהאנרגיה הממוצעת של תנודות בנפח זה שווה ל
איפה M-המסה של הנפח המוקצה של המדיום.
צפיפות האנרגיה הממוצעת (ממוצע על פני נפח) היא אנרגיית הגל ליחידת נפח של המדיום
, היכן צפיפות המדיום.
עוצמת גלהיא כמות פיזיקלית השווה מספרית לאנרגיה שגל מעביר ליחידת זמן דרך יחידת שטח של מישור מאונך לכיוון התפשטות הגל (דרך יחידת שטח של חזית הגל), כלומר.
.
ההספק הממוצע של גל הוא האנרגיה הכוללת הממוצעת המועברת על ידי גל ליחידת זמן דרך משטח בעל שטח ס. אנו מקבלים את כוח הגל הממוצע על ידי הכפלת עוצמת הגל בשטח ס
20.עקרון הסופרפוזיציה (שכבת על).אם גלים משני מקורות או יותר מתפשטים בתווך אלסטי, אזי, כפי שמראות התצפיות, הגלים עוברים זה דרך זה מבלי להשפיע זה על זה כלל. במילים אחרות, הגלים אינם מקיימים אינטראקציה זה עם זה. זה מוסבר על ידי העובדה שבגבולות של דפורמציה אלסטית, דחיסה ומתח בכיוון אחד לא משפיעים בשום אופן על התכונות האלסטיות בכיוונים אחרים.
לפיכך, כל נקודה של המדיום שבה מגיעים שני גלים או יותר לוקחת חלק בתנודות הנגרמות על ידי כל גל. במקרה זה, העקירה המתקבלת של חלקיק של המדיום בכל עת שווה לסכום הגיאומטרי של התזוזות שנגרמו על ידי כל אחד מתהליכי התנודה המתעוררים. זוהי המהות של עקרון הסופרפוזיציה או הסופרפוזיציה של תנודות.
התוצאה של הוספת התנודות תלויה באמפליטודה, בתדירות ובהפרש הפאזות של תהליכי התנודות המתעוררים.
21. תנודות קוהרנטיות -תנודות עם אותו תדר והפרש פאזה קבוע בזמן.
22.גלים קוהרנטיים- גלים באותו תדר או באותו אורך גל, שהפרש הפאזות שלהם בנקודה נתונה במרחב נשאר קבוע בזמן.
23.הפרעות גל- התופעה של עלייה או ירידה באמפליטודה של הגל המתקבל כאשר שני גלים קוהרנטיים או יותר מונחים על גבי.
א) . תנאי הפרעה מקסימליים.אפשר לגלים משני מקורות קוהרנטיים ולהיפגש בנקודה אבל(איור 96).
תזוזות של חלקיקים בינוניים בנקודה אבל, הנגרם על ידי כל גל בנפרד, אנו כותבים לפי משוואת הגלים בטופס
איפה ו , , 
- אמפליטודות ופאזות של תנודות הנגרמות על ידי גלים בנקודה אבל, ו- מרחקי נקודות, 
- ההבדל בין המרחקים הללו או ההבדל במהלך הגלים.
בגלל ההבדל במהלך הגלים, הגל השני מתעכב לעומת הראשון. המשמעות היא ששלב התנודות בגל הראשון הוא לפני שלב התנודות בגל השני, כלומר. . הפרש הפאזות שלהם נשאר קבוע לאורך זמן.
עד לנקודה אבלחלקיקים מתנדנדים עם משרעת מקסימלית, פסגות שני הגלים או השוקת שלהם צריכים להגיע לנקודה אבלבו זמנית בשלבים זהים או בהפרש פאזה שווה ל , שבו n-מספר שלם, ו- הוא התקופה של פונקציות הסינוס והקוסינוס,
כאן, אם כן, ניתן לכתוב את מצב מקסימום ההפרעות בצורה
איפה נמצא מספר שלם.
לכן, כאשר גלים קוהרנטיים מונחים על גבי, משרעת התנודה המתקבלת היא מקסימלית אם ההבדל בנתיב הגלים שווה למספר שלם של אורכי גל.
ב) מצב מינימום הפרעות. משרעת התנודה המתקבלת בנקודה אבלהוא מינימלי אם הפסגה והשוק של שני גלים קוהרנטיים מגיעים לנקודה זו בו זמנית. זה אומר שמאה גלים יגיעו לנקודה הזו באנטיפאזה, כלומר. הפרש הפאזות שלהם שווה ל- or 
, איפה הוא מספר שלם.
מצב המינימום ההפרעה מתקבל על ידי ביצוע טרנספורמציות אלגבריות:
לפיכך, משרעת התנודות כאשר שני גלים קוהרנטיים מונחים על גבי היא מינימלית אם ההבדל בנתיב הגלים שווה למספר אי זוגי של חצאי גלים.
24. הפרעות וחוק שימור האנרגיה.כאשר גלים מפריעים במקומות של מינימום הפרעות, האנרגיה של התנודות המתקבלות קטנה מהאנרגיה של הגלים המפריעים. אבל במקומות של מקסימום הפרעות, האנרגיה של התנודות המתקבלות עולה על סכום האנרגיות של הגלים המפריעים באותה מידה שהאנרגיה ירדה במקומות מינימה של הפרעות.
כאשר גלים מפריעים, אנרגיית התנודות מופצת מחדש בחלל, אך חוק השימור נשמר בקפדנות.
25.עקיפה של גל- תופעת גל גלישת המכשול, כלומר. סטייה מהתפשטות גל ישר.
עקיפה בולטת במיוחד כאשר גודל המכשול קטן או דומה לאורך הגל. תנו למסך עם חור, שקוטרו דומה לאורך הגל (איור 97), להיות ממוקם על נתיב ההתפשטות של גל מישור.
על פי עקרון הויגנס, כל נקודה של החור הופכת למקור של אותם גלים. גודלו של החור כל כך קטן עד שכל מקורות הגלים המשניים ממוקמים כל כך קרוב זה לזה עד שכולם יכולים להיחשב לנקודה אחת - מקור אחד של גלים משניים.
אם מניחים מכשול בנתיב הגל, שגודלו דומה לאורך הגל, אז הקצוות, לפי עקרון הויגנס, הופכים למקור של גלים משניים. אבל גודל הפער הוא כל כך קטן שאפשר לראות בקצוות שלו חופפים, כלומר. המכשול עצמו הוא מקור נקודתי של גלים משניים (איור 97).
תופעת הדיפרקציה נצפית בקלות כאשר גלים מתפשטים על פני המים. כאשר הגל מגיע למקל הדק וחסר התנועה, הוא הופך למקור הגלים (איור 99).
25. עקרון הויגנס-פרנל.אם גודל החור חורג משמעותית מאורך הגל, אז הגל, העובר דרך החור, מתפשט בקו ישר (איור 100).
אם גודל המכשול חורג משמעותית מאורך הגל, אזי נוצר אזור צל מאחורי המכשול (איור 101). ניסויים אלו סותרים את העיקרון של הויגנס. הפיזיקאי הצרפתי פרנל השלים את עיקרון הויגנס ברעיון הקוהרנטיות של גלים משניים. כל נקודה בה הגיע גל הופכת למקור של אותם גלים, כלומר. גלים קוהרנטיים משניים. לכן, גלים נעדרים רק באותם מקומות שבהם מתקיימים תנאי מינימום ההפרעות עבור הגלים המשניים.
26. גל מקוטבהוא גל רוחבי שבו כל החלקיקים מתנודדים באותו מישור. אם הקצה החופשי של החוט מתנודד במישור אחד, אז גל מקוטב מישור מתפשט לאורך החוט. אם הקצה החופשי של החוט מתנודד לכיוונים שונים, אז הגל המתפשט לאורך החוט אינו מקוטב. אם מניחים מכשול בצורת חריץ צר בנתיב של גל לא מקוטב, אזי לאחר שעברו דרך החריץ הגל הופך למקוטב, מכיוון החריץ מעביר את התנודות של החוט המתרחשות לאורכו.
אם חריץ שני מקביל לראשון ממוקם בנתיב של גל מקוטב, אז הגל יעבור דרכו בחופשיות (איור 102).
אם החריץ השני ממוקם בזווית ישרה לראשון, הגל יפסיק להתפשט. מכשיר המפריד בין רעידות המתרחשות במישור מסוים אחד נקרא מקטב (חריץ ראשון). המכשיר הקובע את מישור הקיטוב נקרא מנתח.
27.נשמע -זהו תהליך התפשטות של דחיסות ונדירויות בתווך אלסטי, למשל, בגז, נוזל או מתכות. התפשטות דחיסות ונדירות מתרחשת כתוצאה מהתנגשות מולקולות.
28. עוצמת קולהוא כוח ההשפעה של גל קול על עור התוף של האוזן האנושית, שהוא מלחץ קול.
לחץ קול - זהו הלחץ הנוסף המתרחש בגז או בנוזל כאשר גל קול מתפשט.לחץ הקול תלוי במשרעת התנודה של מקור הקול. אם נגרום למזלג הכוונון להישמע במכה קלה, אז נקבל עוצמת קול אחת. אבל, אם מזלג הכוונון ייפגע חזק יותר, אז משרעת התנודות שלו תגדל וזה יישמע חזק יותר. לפיכך, עוצמת הצליל נקבעת על ידי משרעת התנודה של מקור הקול, כלומר. משרעת של תנודות לחץ קול.
29. גובה הצלילנקבע על ידי תדירות התנודה. ככל שתדר הצליל גבוה יותר, כך הטון גבוה יותר.
תנודות קול המתרחשות על פי החוק ההרמוני נתפסות כגוון מוזיקלי. בדרך כלל צליל הוא צליל מורכב, שהוא שילוב של רעידות עם תדרים קרובים.
טון השורש של צליל מורכב הוא הטון המתאים לתדר הנמוך ביותר בקבוצת התדרים של הצליל הנתון. צלילים המתאימים לתדרים אחרים של צליל מורכב נקראים צלילים על.
30. צליל גוון. צלילים עם אותו טון בסיסי שונים בגוון, אשר נקבע על ידי קבוצה של צלילים על.
לכל אדם יש את הגוון הייחודי שלו. לכן, תמיד נוכל להבחין בין קולו של אדם אחד לקולו של אדם אחר, גם אם צלילי היסוד שלו זהים.
31.אולטרסאונד. האוזן האנושית קולטת צלילים שתדריהם הם בין 20 הרץ ל-20,000 הרץ.
צלילים עם תדרים מעל 20,000 הרץ נקראים אולטרסאונד. אולטרסאונד מתפשט בצורה של אלומות צרות ומשמשים לזיהוי סונאר ופגמים. אולטרסאונד יכול לקבוע את עומק קרקעית הים ולגלות פגמים בחלקים שונים.
לדוגמה, אם למסילה אין סדקים, אזי האולטרסאונד הנפלט מקצה אחד של המסילה, המשתקף מהקצה השני שלה, ייתן הד אחד בלבד. אם יש סדקים, אז האולטרסאונד ישתקף מהסדקים והמכשירים יתעדו מספר הדים. בעזרת אולטרסאונד מגלים צוללות, להקות דגים. העטלף מנווט בחלל בעזרת אולטרסאונד.
32. אינפרסאונד– צליל בתדר מתחת ל-20 הרץ. צלילים אלה נתפסים על ידי כמה בעלי חיים. המקור שלהם הוא לעתים קרובות רעידות של קרום כדור הארץ במהלך רעידות אדמה.
33. אפקט דופלר- זוהי התלות של תדירות הגל הנתפס בתנועת המקור או המקלט של הגלים.
תנו לסירה לנוח על פני האגם וגלים לפעום בצידה בתדירות מסוימת. אם הסירה מתחילה לנוע נגד כיוון התפשטות הגלים, אזי תדירות פגיעות הגלים על דופן הסירה תגדל. יתרה מכך, ככל שמהירות הסירה גדולה יותר, כך תדירות פגיעות הגלים על הסיפון גדולה יותר. לעומת זאת, כאשר הסירה נעה לכיוון התפשטות הגלים, תדירות הפגיעה תפחת. שיקולים אלה קלים להבנה מאיור. 103.
ככל שמהירות התנועה המתקרבת גדולה יותר, כך מושקע פחות זמן במעבר המרחק בין שני הרכסים הקרובים ביותר, כלומר. ככל שתקופת הגל קצרה יותר ותדירות הגל גדולה יותר ביחס לסירה.
אם הצופה חסר תנועה, אך מקור הגלים נע, אזי תדירות הגל שנתפס על ידי הצופה תלויה בתנועת המקור.
תנו לאנפה ללכת לאורך אגם רדוד לעבר המתבונן. בכל פעם שהיא מכניסה את רגלה למים, גלים זורמים מהנקודה הזו. ובכל פעם המרחק בין הגל הראשון והאחרון יורד, כלומר. במרחק קטן יותר, מספר רב יותר של רכסים ושקעים מתאימים. לכן, עבור צופה נייח שאליו צועדת האנפה, התדירות עולה. ולהיפך למתבונן חסר תנועה שנמצא בנקודה הפוכה דימטרית במרחק גדול יותר, יש כמה שיותר רכסים ושפלים. לכן, עבור צופה זה, התדירות יורדת (איור 104).
נושאים של מקודד USE: גלים מכניים, אורך גל, צליל.
גלים מכניים - זהו תהליך התפשטות בחלל של תנודות של חלקיקים של תווך אלסטי (מוצק, נוזל או גזי).
נוכחותן של תכונות אלסטיות בתווך היא תנאי הכרחי להתפשטות הגלים: העיוות המתרחש בכל מקום, עקב אינטראקציה של חלקיקים שכנים, מועבר ברציפות מנקודה אחת של המדיום לאחרת. סוגים שונים של דפורמציות יתאימו לסוגים שונים של גלים.
גלים אורכיים ורוחביים.
הגל נקרא אֹרכִּי, אם חלקיקי המדיום מתנדנדים במקביל לכיוון התפשטות הגל. גל אורך מורכב ממתיחות ולחץ לסירוגין. על איור. 1 מציג גל אורכי, שהוא תנודה של שכבות שטוחות של המדיום; הכיוון שלאורכו מתנודדות השכבות עולה בקנה אחד עם כיוון התפשטות הגל (כלומר, בניצב לשכבות).
גל נקרא רוחבי אם חלקיקי המדיום מתנודדים בניצב לכיוון התפשטות הגל. גל רוחבי נגרם על ידי עיוות גזירה של שכבה אחת של המדיום ביחס לאחרת. על איור. 2, כל שכבה מתנדנדת לאורך עצמה, והגל נע בניצב לשכבות.
גלים אורכיים יכולים להתפשט במוצקים, נוזלים וגזים: בכל המדיות הללו מתרחשת תגובה אלסטית לדחיסה, שבעקבותיה תהיה דחיסה ונדירות רצים בזה אחר זה.
עם זאת, לנוזלים וגזים, בניגוד למוצקים, אין גמישות ביחס לגזירה של השכבות. לכן, גלים רוחביים יכולים להתפשט במוצקים, אך לא בתוך נוזלים וגזים*.
חשוב לציין שבמהלך מעבר הגל חלקיקי המדיום מתנודדים ליד עמדות שיווי משקל קבועות, כלומר בממוצע נשארים במקומם. הגל כך
העברת אנרגיה ללא העברת חומר.
הכי קל ללמוד גלים הרמוניים. הם נגרמים מהשפעה חיצונית על הסביבה, המשתנה בהתאם לחוק ההרמוני. כאשר גל הרמוני מתפשט, חלקיקי המדיום מבצעים תנודות הרמוניות בתדר השווה לתדירות הפעולה החיצונית. בעתיד, נגביל את עצמנו לגלים הרמוניים.
הבה נבחן את תהליך התפשטות הגלים ביתר פירוט. הבה נניח שחלקיק כלשהו של המדיום (חלקיק) החל להתנודד עם נקודה . פועל על חלקיק שכן, הוא ימשוך אותו יחד איתו. החלקיק, בתורו, ימשוך איתו את החלקיק וכו'. כך ייווצר גל שבו כל החלקיקים יתנדנדו עם נקודה.
עם זאת, לחלקיקים יש מסה, כלומר, יש להם אינרציה. לוקח קצת זמן לשנות את המהירות שלהם. כתוצאה מכך, החלקיק בתנועתו יפגר מעט מאחורי החלקיק, החלקיק יפגר מאחורי החלקיק וכו'. כאשר החלקיק יסיים את התנודה הראשונה לאחר זמן מה ויתחיל את השנייה, החלקיק יתחיל את התנודה הראשונה שלו, הממוקמת ב- מרחק מסוים מהחלקיק.
אז, במשך זמן השווה לתקופת תנודות החלקיקים, ההפרעה של המדיום מתפשטת למרחק . המרחק הזה נקרא אֹרֶך גַל.התנודות של החלקיק יהיו זהות לתנודות החלקיק, התנודות של החלקיק הבא יהיו זהות לתנודות החלקיק וכו'. התנודות, כביכול, מתרבות את עצמן במרחק ניתן לקרוא תקופת תנודה מרחבית; יחד עם פרק הזמן, זה המאפיין החשוב ביותר של תהליך הגל. בגל אורכי, אורך הגל שווה למרחק בין דחיסות סמוכות או נדירות (איור 1). ברוחבי - המרחק בין גבנוניות או שקעים סמוכים (איור 2). באופן כללי, אורך הגל שווה למרחק (לאורך כיוון התפשטות הגל) בין שני החלקיקים הקרובים ביותר של התווך שמתנדנדים באותו אופן (כלומר, בהפרש פאזה שווה ל).
מהירות התפשטות הגלים הוא היחס בין אורך הגל לתקופת התנודה של חלקיקי המדיום:
תדירות הגל היא תדירות תנודות החלקיקים:
מכאן אנו מקבלים את הקשר בין מהירות הגל, אורך הגל והתדר:
. (1)
נשמע.
גלי קול במובן הרחב, כל גל המתפשט בתווך אלסטי נקרא. במובן צר נשמעהנקראים גלי קול בטווח התדרים שבין 16 הרץ ל-20 קילוהרץ, הנתפסים על ידי האוזן האנושית. מתחת לטווח זה נמצא השטח אינפרסאונד, מעל - שטח אולטרסאונד.
המאפיינים העיקריים של צליל הם כרךו גוֹבַה.
עוצמת הקול נקבעת על ידי משרעת תנודות הלחץ בגל הקול ונמדדת ביחידות מיוחדות - דציבלים(dB). אז, עוצמת הקול של 0 dB הוא סף השמיעה, 10 dB הוא תקתוק של שעון, 50 dB הוא שיחה רגילה, 80 dB הוא צרחה, 130 dB הוא הגבול העליון של השמיעה (מה שנקרא סף כאב).
טוֹן - זהו הצליל שגוף משמיע ויוצר רעידות הרמוניות (למשל מזלג כוונון או מיתר). הגובה נקבע לפי התדירות של התנודות הללו: ככל שהתדר גבוה יותר, כך הצליל נראה לנו גבוה יותר. אז, על ידי משיכת החוט, אנו מגדילים את תדירות התנודות שלו, ובהתאם, את הגובה.
מהירות הקול במדיות שונות שונה: ככל שהמדיום אלסטי יותר, כך הקול מתפשט בו מהר יותר. בנוזלים, מהירות הקול גדולה יותר מאשר בגזים, ובמוצקים היא גדולה יותר מאשר בנוזלים.
לדוגמה, מהירות הקול באוויר בשעה היא כ-340 מ' לשנייה (נוח לזכור אותה כ"שליש קילומטר לשנייה") *. במים מתפשט הקול במהירות של כ-1500 מ' לשנייה, ובפלדה - כ-5000 מ' לשנייה.
שים לב ש תדירותצליל ממקור נתון בכל המדיה זהה: חלקיקי המדיום עושים תנודות מאולצות בתדירות מקור הקול. על פי נוסחה (1), אנו מסיקים כי כאשר עוברים ממדיום אחד למשנהו, יחד עם מהירות הקול, אורך גל הקול משתנה.
מֵכָנִיגַלבפיזיקה, זוהי התופעה של התפשטות הפרעות, המלווה בהעברת אנרגיה של גוף מתנודד מנקודה אחת לאחרת ללא הובלת חומר, בתווך אלסטי כלשהו.
תווך שבו קיימת אינטראקציה אלסטית בין מולקולות (נוזל, גז או מוצק) הוא תנאי מוקדם להתרחשות של הפרעות מכניות. הם אפשריים רק כאשר מולקולות של חומר מתנגשות זו בזו ומעבירות אנרגיה. דוגמה אחת להפרעות כאלה היא קול (גל אקוסטי). צליל יכול לנוע באוויר, מים או מוצקים, אך לא בוואקום.
כדי ליצור גל מכני, יש צורך באנרגיה ראשונית כלשהי, שתוציא את המדיום משיווי משקל. אנרגיה זו תועבר לאחר מכן על ידי הגל. לדוגמה, אבן המושלכת לתוך כמות קטנה של מים יוצרת גל על פני השטח. צרחה חזקה יוצרת גל אקוסטי.
הסוגים העיקריים של גלים מכניים:
- נשמע;
- על פני המים;
- רעידות אדמה;
- גלים סיסמיים.
לגלים מכניים יש פסגות ושקעים, כמו כל תנועות נדנוד. המאפיינים העיקריים שלהם הם:
- תדירות. זהו מספר התנודות בשנייה. יחידות מדידה ב-SI: [ν] = [Hz] = [s -1].
- אֹרֶך גַל. המרחק בין פסגות או שפל סמוכות. [λ] = [מ].
- אמפליטודה. הסטייה הגדולה ביותר של הנקודה הבינונית ממיקום שיווי המשקל. [X max] = [m].
- מְהִירוּת. זהו המרחק שגל עובר בשנייה. [V] = [m/s].
אֹרֶך גַל
אורך הגל הוא המרחק בין הנקודות הקרובות ביותר זו לזו, המתנודדות באותם שלבים.
גלים מתפשטים בחלל. כיוון ההתפשטות שלהם נקרא קֶרֶןומסומן בקו מאונך למשטח הגל. והמהירות שלהם מחושבת על ידי הנוסחה:
הגבול של פני הגל, המפריד בין החלק של המדיום שבו כבר מתרחשות תנודות, לבין החלק של המדיום שבו עדיין לא החלו תנודות, - גַלחֲזִית.
גלים אורכיים ורוחביים
אחת הדרכים לסווג את הסוג המכני של הגלים היא קביעת כיוון התנועה של חלקיקים בודדים של התווך בגל ביחס לכיוון התפשטותו.
בהתאם לכיוון התנועה של חלקיקים בגלים, ישנם:
- רוחביגלים.חלקיקי התווך בסוג זה של גלים מתנודדים בזווית ישרה לאלומת הגלים. אדוות בבריכה או מיתרים רוטטים של גיטרה יכולים לעזור לדמיין גלים רוחביים. סוג זה של תנודה אינו יכול להתפשט בתווך נוזלי או גז, מכיוון שחלקיקי המדיה הללו נעים באקראי ואי אפשר לארגן את תנועתם בניצב לכיוון התפשטות הגל. סוג הגלים הרוחבי נע הרבה יותר לאט מאשר האורך.
- אֹרכִּיגלים.חלקיקי המדיום מתנדנדים באותו כיוון שבו מתפשט הגל. חלק מהגלים מסוג זה נקראים גלי דחיסה או גלי דחיסה. תנודות אורכיות של קפיץ - דחיסות והרחבות תקופתיות - מספקות הדמיה טובה של גלים כאלה. גלים אורכיים הם הגלים המהירים ביותר מהסוג המכני. גלי קול באוויר, צונאמי ואולטרסאונד הם אורכיים. אלה כוללים סוג מסוים של גלים סייסמיים המתפשטים מתחת לאדמה ובמים.
הניסיון מלמד כי תנודות הנרגשות בכל נקודה של תווך אלסטי מועברות לאורך זמן לחלקיו האחרים. אז מאבן שנזרקה למים השקטים של האגם, גלים מתפצלים במעגלים, שמגיעים בסופו של דבר לחוף. ניתן להרגיש את תנודות הלב, הממוקמות בתוך בית החזה, על פרק כף היד, המשמש לקביעת הדופק. הדוגמאות לעיל קשורות להתפשטות של גלים מכניים.
- גל מכני שקוראים לותהליך התפשטות תנודות בתווך אלסטי, המלווה בהעברת אנרגיה מנקודה אחת של המדיום לאחרת. שימו לב שגלים מכניים אינם יכולים להתפשט בוואקום.
מקורו של גל מכני הוא גוף מתנודד. אם המקור מתנודד בצורה סינוסואידית, אזי הגל בתווך האלסטי יהיה גם בצורת סינוסואיד. תנודות הנגרמות בכל מקום של תווך אלסטי מתפשטות בתווך במהירות מסוימת, בהתאם לצפיפות ולתכונות האלסטיות של המדיום.
נדגיש שכאשר הגל מתפשט ללא העברה של חומר, כלומר, חלקיקים מתנדנדים רק ליד עמדות שיווי משקל. התזוזה הממוצעת של חלקיקים ביחס למיקום שיווי המשקל לאורך תקופה ארוכה היא אפס.
מאפיינים עיקריים של הגל
שקול את המאפיינים העיקריים של הגל.
- "חזית גל"- זהו משטח דמיוני שאליו הגיעה הפרעת הגל ברגע נתון.
- קו המצויר בניצב לחזית הגל בכיוון התפשטות הגל נקרא קֶרֶן.
הקרן מציינת את כיוון התפשטות הגל.
בהתאם לצורת חזית הגלים, הגלים הם מישוריים, כדוריים וכו'.
בְּ גל מטוסמשטחי גל הם מישורים מאונכים לכיוון התפשטות הגל. ניתן להשיג גלים מישוריים על פני המים באמבט שטוח באמצעות תנודות של מוט שטוח (איור 1).
בְּ גל כדורימשטחי גל הם כדורים קונצנטריים. גל כדורי יכול להיווצר על ידי כדור פועם בתווך אלסטי הומוגני. גל כזה מתפשט באותה מהירות לכל הכיוונים. הקרניים הן רדיוסי הכדורים (איור 2).
המאפיינים העיקריים של הגל:
- אמפליטודה (א) הוא מודול התזוזה המקסימלית של נקודות של המדיום ממצבי שיווי משקל במהלך רעידות;
- פרק זמן (ט) הוא זמן התנודה השלמה (תקופת התנודה של נקודות המדיום שווה לתקופת התנודה של מקור הגל)
\(T=\dfrac(t)(N),\)
איפה ט- פרק הזמן שבו נתנודות;
- תדירות(ν) - מספר התנודות השלמות המבוצעות בנקודה נתונה ליחידת זמן
\((\rm \nu) =\dfrac(N)(t).\)
תדירות הגל נקבעת על פי תדירות התנודה של המקור;
- מְהִירוּת(υ) - מהירות פסגת הגל (זו לא מהירות החלקיקים!)
- אֹרֶך גַל(λ) - המרחק הקטן ביותר בין שתי נקודות, תנודות בהן מתרחשות באותו שלב, כלומר זהו המרחק בו מתפשט הגל במרווח זמן השווה לתקופת תנודות המקור
\(\lambda =\upsilon \cdot T.\)
כדי לאפיין את האנרגיה הנישאת על ידי גלים, נעשה שימוש במושג עוצמת גל (אני), מוגדר כאנרגיה ( W) נישא על ידי הגל ליחידת זמן ( ט= 1 ג) דרך שטח פנים ס\u003d 1 מ' 2, ממוקם בניצב לכיוון התפשטות הגלים:
\(I=\dfrac(W)(S\cdot t).\)
במילים אחרות, עוצמה היא הכוח הנישא על ידי גלים על פני משטח של יחידת שטח, בניצב לכיוון התפשטות הגלים. יחידת העוצמה SI היא הוואט למ"ר (1 W/m2).
משוואת גל נוסע
קחו בחשבון תנודות מקור גל המתרחשות עם תדר מחזורי ω \(\left(\omega =2\pi \cdot \nu =\dfrac(2\pi )(T) \right)\) ומשרעת א:
\(x(t)=A\cdot \sin \; (\omega \cdot t),\)
איפה איקס(ט) היא העקירה של המקור ממיקום שיווי המשקל.
בנקודה מסוימת בתווך, תנודות לא יגיעו מיד, אלא לאחר פרק זמן שנקבע לפי מהירות הגל והמרחק מהמקור לנקודת התצפית. אם מהירות הגל בתווך נתון היא υ, אזי התלות בזמן טקואורדינטות (היסט) איקסנקודת תנודה במרחק רמהמקור, מתואר על ידי המשוואה
\(x(t,r) = A\cdot \sin \; \omega \cdot \left(t-\dfrac(r)(\upsilon ) \right)=A\cdot \sin \; \left(\omega \cdot t-k\cdot r \right), \;\;\; (1)\)
איפה ק-מספר גל \(\left(k=\dfrac(\omega )(\upsilon ) = \dfrac(2\pi )(\lambda ) \right), \;\;\; \varphi =\omega \cdot t-k \cdot r\) - שלב הגל.
ביטוי (1) נקרא משוואת גל נוסע.
ניתן להבחין בגל נודד בניסוי הבא: אם קצה אחד של חוט גומי המונח על שולחן אופקי חלק קבוע ומשוך מעט את החוט ביד, מביא את הקצה השני שלו לתנועה תנודה בכיוון המאונך לחוט, ואז גל ירוץ לאורכו.
גלים אורכיים ורוחביים
ישנם גלים אורכיים ורוחביים.
- הגל נקרא רוחבי, אםחלקיקי המדיום מתנדנדים במישור המאונך לכיוון התפשטות הגל.
הבה נבחן ביתר פירוט את תהליך היווצרות גלים רוחביים. הבה ניקח כמודל של חוט אמיתי שרשרת של כדורים (נקודות חומר) המחוברות זו לזו על ידי כוחות אלסטיים (איור 3, א). איור 3 מציג את תהליך ההתפשטות של גל רוחבי ומציג את מיקומי הכדורים במרווחי זמן עוקבים השווים לרבע מהתקופה.
בזמן ההתחלתי \(\left(t_1 = 0 \right)\) כל הנקודות נמצאות בשיווי משקל (איור 3, א). אם תסיט את הכדור 1 ממצב שיווי המשקל בניצב לכל שרשרת הכדורים, אם כן 2 -הכדור, מחובר אלסטית 1 -ה, יתחיל לעקוב אחריו. בשל האינרציה של התנועה 2 הכדור יחזור על התנועות 1 ה', אך עם עיכוב בזמן. כַּדוּר 3 ה, מחובר אלסטית עם 2 -ה, יתחיל לנוע מאחור 2 הכדור, אבל עם עיכוב גדול עוד יותר.
לאחר רבע מהתקופה \(\left(t_2 = \dfrac(T)(4) \right)\) התנודות מתפשטות עד 4 -הכדור, 1 לכדור החמישי יהיה זמן לסטות ממיקום שיווי המשקל שלו במרחק מקסימלי השווה לאמפליטודה של התנודות אבל(איור 3ב). לאחר חצי נקודה \(\left(t_3 = \dfrac(T)(2) \right)\) 1 הכדור ה-י, שנע למטה, יחזור למצב שיווי המשקל, 4 -ה יחרוג ממיקום שיווי המשקל במרחק שווה לאמפליטודה של התנודות אבל(איור 3, ג). הגל בזמן הזה מגיע 7 -הכדור וכו'.
דרך התקופה \(\left(t_5 = T \right)\) 1 הכדור ה-th, לאחר ביצוע תנודה מלאה, עובר דרך מיקום שיווי המשקל, ותנועת התנודה תתפשט ל 13 הכדור ה' (איור 3, ה). ואז התנועה 1 הכדור מתחיל לחזור על עצמו, ויותר ויותר כדורים משתתפים בתנועת התנודה (איור 3, ה).
דוגמאות לגלי אורך הם גלי קול באוויר ובנוזל. גלים אלסטיים בגזים ובנוזלים מתעוררים רק כאשר המדיום נדחס או מודר. לכן, רק גלים אורכיים יכולים להתפשט במדיה כזו.
גלים יכולים להתפשט לא רק במדיום, אלא גם לאורך הממשק בין שני מדיה. גלים כאלה נקראים גלי פני השטח. דוגמה לסוג זה של גלים הם גלים ידועים על פני המים.
סִפְרוּת
- אקסנוביץ' ל.א. פיזיקה בתיכון: תיאוריה. משימות. בדיקות: פרוק. קצבה למוסדות המספקים כללי. סביבות, חינוך / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; אד. ק.ס. פארינו. - Mn.: Adukatsy i vykhavanne, 2004. - C. 424-428.
- ז'ילקו, V.V. פיזיקה: ספר לימוד. קצבה לחינוך כללי כיתה י"א. בית ספר מרוסית lang. אימון / V.V. ז'ילקו, ל.ג. מרקוביץ'. - מינסק: נאר. אסבטה, 2009. - ש' 25-29.