Механические колебания и волны. Звук. Ультразвук

1. Уравнение гармонического колебания
Колебаниями называют такие процессы, при которых система с

Классификация колебаний.

1) По физической природе: механические, электромагнитные, концентрации, температуры и т.п.
2)

5) По характеру взаимодействия с окружающей средой:
а) свободные (однократное поступление энергии

Условия возникновения колебаний.

а) Наличие колебательной системы (маятник на подвесе, пружинный

В положении равновесия, когда маятник висит по отвесу, сила тяжести уравновешивается

Знак «минус» в этой формуле означает, что касательная составляющая направлена в

При отклонении маятника он поднимается на определенную высоту, т.е. ему сообщается

За счет наличия массы m (масса – физическая величина, определяющая инерционные

Уравнение гармонического колебания имеет вид:
x(t) = xm cos (ω0 t + φ0),
где х – смещение (отклонение тела

Величина, стоящая под знаком косинуса φ = ω0t + φ0 называется фазой гармонического колебания.
Фаза

Промежуток времени, через который повторяются определенные состояния колебательной системы, называется периодом

Частота колебаний ν связана с циклической частотой ω и периодом колебаний

Метод векторных диаграмм позволяет наглядно представить все параметры, входящие в уравнение

Если вектор А привести во вращение с угловой скоростью ω0, равной

2. Уравнение волны
Волны – это колебания, распространяющиеся в пространстве и

Рассмотрим волну, возникающую на поверхности жидкости под воздействием колебаний длинного цилиндрического

Если волна распространяется без затухания, то любая точка  поверхности жидкости будет

Соответственно, фаза колебаний в точке х будет равна φ=ω(t – τ)

Геометрически у волны выделяют следующие элементы:

гребень волны - множество точек волны с

Длина волны соответствует расстоянию между соседними гребнями (долинами) волны.
С другой

3. Основные характеристики звука.

Звук - это механические (упругие) колебания, распространяющиеся

Звуковые волны всегда распространяются в какой-то среде.
В газах и жидкостях

Эти колебания приводят к тому, что в одних точках возникает сгущение

Таким образом, звуковая волна – это распространение в воздухе (или в

Cкорость распространения звука в воздухе 340 м/c.
Поэтому при частоте 20

Любая волна переносит в пространстве энергию.
Энергетическими характеристиками звука (как и

Поток энергии – средняя энергия, переносимая волнами в единицу времени через

Так как энергия, переносимая за единицу времени – это поток энергии,

Размерность интенсивности = Вт.м-2.
Интенсивность можно рассчитать по формуле:
I = ρA2ω2V/2
Интенсивность звука

Звуковые методы, используемые в диагностике:

а) Аускультация – выслушивание звуков, возникающих при

4. Свойства ультразвука. Ультразвуковые методы исследования
Ультразвук – это механические волны, распространяющиеся

Для генерирования ультразвука используют ультразвуковые излучатели, основанные на явлении обратного пьезоэлектрического

Прямой пьезоэлектрический эффект

Обратный пьезоэлектрический эффект

Свойства ультразвука:
1) Ультразвук активно поглощается воздушной средой.
На расстоянии 12 см

2) Скорость распространения УЗ зависит как от среды, в которой он

3) Ультразвук отражается от границы раздела сред с разным акустическим сопротивлением

Биологические эффекты ультразвука

1) Микровибрации на клеточном и субклеточном уровне.
2) Разрушение биомакромолекул.
3)

Медико-биологические приложения ультразвука

Два направления:
а) методы диагностики (эхоэнцефалография, эхокардиография, ультразвуковая локация);