14. Fale sprężyste.

14.1 Podstawowe pojęcia fizyki fal:

fala – proces rozchodzenia się drgań w przestrzeni.

czoło fali – zbiór punktów do których dochodzą drgania w chwili t.

powierzchnia falowa – zbiór punktów drgających w jednakowej fazie.

14.2 Podział fal (ze względu na kierunek drgań cząstek):

–fale podłużne (cząstki ośrodka drgają wzdłuż kierunku rozchodzenia sie fali)

–fale poprzeczne (cząstki drgają prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali)

W ośrodkach ciekłych i gazowych możliwe jest rozchodzenie się tylko fal podłużnych. W ciałach stałych natomiast możliwe jest powstawanie zarówno fal poprzecznych jak i podłużnych.

14.3 Podział fal (ze względu na kształt powierzchni falowych):

– fale płaskie (powierzchnie falowe mają kształt równoległych płaszczyzn)

– fale kuliste(powierzchnie falowe mają kształt współśrodkowych sfer)

14.4 Parametry fali płaskiej:

x – oś wzdłuż której rozchodzi się fala

ξ – wychylenie cząstek z położenia równowagi

λ – długośc fali – to odległość na którą rozchodzi się fala w czasie równym okresowi drgań cząstek ośrodka T.

Zachodzi więc wzór:

υ– prędkośc fali

14.5 Równanie fali płaskiej:

Równaniem fali nazywamy wyrażenie przedstawiające wychylenie drgającej cząstki w funkcji jej wpsółrzędnych czasoprzestrzennych.

Funkcja ta jest periodyczna (okresowa) zarówno ze względu na czas jak i współrzędne przestrzenne.

Równanie fali płaskiej ma następującą postać matematyczną:

gdzie:

A – amplituda drgań

t – czas

x – położenie

ω – pulsacja (częstośc kołowa)

k – liczba falowa

α – faza początkowa fali

oraz zachodzą zależności: