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机械波的形成和传播及其产生条件

编辑:江苏佰得机械制造有限公司   时间:2013/05/28   字号:
摘要:机械波的形成和传播及其产生条件
一、机械波及其产生条件
把一块石头投入平静的水池,水面就在石头落下处凹下去;过—会,凹下去的地方又凸起来,同时在这个凸起都分的周围,发现一个凹下去的圆环……。这样,就以石头落下处为中心形成凸凹圆环,交替传播开来。这是大家很熟悉的水面波动的例子。那么,一般说来什么是波动呢?下面我们就来回答这个问题。
当我们着重研究弹性体内部弹性力的作用及其内部的运动时,常将所研究的弹性体称为弹性介质。当弹性介质中的某一部分质点受外力作用而离开平衡位置时,就要产生使它回到原来位置的弹性力,因而使这部分质点围绕其平衡位置附近作液压锁孔机机械振动;与此同时,这种振动又将通过介质内部的弹性力作用,而引起周围其他质点作同样的振动。周围各质点的振动又会迫使更远的各质点随着振动。这就是说,振动在弹性介质中不会局限在一个地方,而是要传播开去的。振动的传播过程就叫做波动,简称波。上述机械振动在弹性介质中的传播过程所引起的运动形式,就是机械波。所以说:机械波是机械振动在弹性介质中的传播过程,是弹性介质中大量介质质点振动状态的集体表现。例如扬声器发声时,由于纸盆的振动,将对其表面附近的空气层施以周期性压力,使空气层不断产生压缩和稀疏变化的振动,因而空气分子间出现弹性力。这弹性力又将引起邻近部分空气分子作同样的振动,如此继续向前扩展,就是声波的传播。
由此可见,机械波的产生,首先要有波源(振源),即有作机械振动的物体作波动源;同时还要有能够传播机械振动的弹性介质(又称媒质)。在上面例子中,振动着的扬声器就是波源,空气就是传播声波的弹性介质。只有波源没有介质,机械振动是不能传播的。例如我们把一只电铃放在抽成真空的密闭容器中,尽管电铃在振动,我们也听不到声音。
除了声波是机械波外,水波、地震波、超声波等等,也都是机械波。
值得特别注意的是,在波的传播过程中,振动着的介质质点本身并没有随着波动的传播而迁移出去,传播开来的只是波源的振动能量。作为传递机械振动的介质质点,只在它原来的平衡位置附近作微小振动而己。例如在不流动的水面上漂移一些东西(如小木片、树叶等),我们会看到,当水面上产生波动的时候,它们只在原地附近振动,并不随着波的传播而向前迁移。
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