Учебник по физике для поступающих в ВУЗ
Акустика – область физики, изучающая звук.
Частота собственных колебаний связана с длиной волны (см.выше)
νn = n (n = 1,2,3,…), поэтому инфразвуковые волны, имеющие малую частоту, вызываются источниками, размеры которых значительны.
Необходимым условием распространения звуковых волн является наличие упругой среды.
В вакууму звуковые волны не распространяются (там нет частиц передающих возмущение от источника колебаний)
Скорость распространения звуковых волн определяется скоростью передачи взаимодействия между частицами упругой среды.
В газе скорость звука оказывается порядка (точнее – чуть меньше) тепловой скорости движения молекул.
В воздухе при температуре 20оС скорость звука 343 м/с
Чем больше потенциальная энергия взаимодействия молекул вещества, тем больше скорость звука.
Поэтому скорость звука в твердом теле, как правило, превышает скорость звука в газе.
В твердом теле, где могут распространяться как поперечные так и продольные волны, скорость их распространения различна.
В морской воде скорость звука 1513 м/с
Традиционными физиологическими характеристиками воспринимаемого звука являются:
- высота
- тембр
- громкость
Высота звука определяется частотой источника звуковых колебаний. Чем больше частота колебаний, тем выше звук.
Тембр звука определяется формой звуковых колебаний. Различие формы колебаний, имеющих одинаковый период, связано с разной относительной амплитудой моды и обертонов.
Громкость звука определяется давлением в звуковой волне и зависит от амплитуды колебаний в звуковой волне.
Порог слышимости – минимальное изменение давления, которое может фиксироваться человеческим ухом.
При частоте 1 кГц порог слышимости составляет 10-5Па (10-10атм)
Болевой порог – максимальное изменение давления, которое еще в состоянии фиксировать человеческое ухо без болевых ощущений.
Болевой порог соответствует давлению 10Па (10-4атм)
На практике громкость звука характеризуется уровнем интенсивности звука.
Интенсивность звука – отношение падающей на поверхность звуковой мощности к площади этой поверхности.
Единица интенсивности звука – Вт/м2
Порог слышимости соответствует интенсивности звука I0 = 10-12 Вт/м2
Болевой порог соответствует интенсивности звука Iбп = 1 Вт/м2
Уровень интенсивности звука – десятичный логарифм отношения двух интенсивностей звука.
Единица измерения – Б (Белл, в честь ученого Белла)
k = lg
На практике в качестве уровня интенсивности звука принимается величина, в 10 раз большая:
β = 10 lg
Единица измерения – дБ (децибел)
Уровень интенсивности 120 дБ является болевым порогом.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Мгновенное значение – значение в данный момент времени
Фаза колебаний – аргумент функции, описывающей гармонические колебания.
Напряжение и ток на резисторе совпадают по фазе в любой момент времени.
Действующее значение силы переменного тока – равно силе постоянного тока, выделяющего в проводнике такое же количество теплоты, что и переменный ток, за один и тот же промежуток времени.
Если переменный ток изменяется по гармоническому закону, в качестве промежутка времени выбирают период изменения тока.
Действующее (эффективное) значение силы переменного гармонического тока в меньше его амплитуды.
Iд =
Изменяющееся со временем электрическое поле является источником магнитного поля.
Магнитоэлектрическая индукция – явление возникновения магнитного поля в переменном электрическом поле.
Активное сопротивление – сопротивление элемента электрической цепи, в котором электрическая энергия необратимо преобразуется во внутреннюю (тепловую)
Реактивное сопротивление – элемент цепи, для которого средняя мощность переменного тока равна нулю.
Емкостное сопротивление – реактивное сопротивление конденсатора.
Индуктивное сопротивление – реактивное сопротивление катушки.
На активном сопротивлении ток и напряжение совпадают по фазе.
На индуктивном сопротивлении фаза напряжения «опережает» ток на π/2
На емкостном сопротивлении фаза тока «опережает» напряжение на π/2
Период электромагнитных колебаний в идеальном колебательном контуре (т.е. в таком контуре, где нет потерь энергии) зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора и находится по формуле Томпсона:
Т = 2π
Полное сопротивление колебательного контура переменному току:
Z =
Резонанс в колебательном контуре – физическое явление резкого возрастания амплитуды колебаний силы тока в контуре при совпадении частоты вынужденных колебаний с частотой собственных колебаний в контуре.
Резонансная кривая – график зависимости амплитуды вынужденных колебаний силы тока от частоты приложенного к контуру напряжения.
В полупроводниках существует два механизма собственной проводимости – электронная и дырочная.
Электромагнитная волна – возмущение электромагнитного поля, распространяющееся в пространстве со скоростью света.
Электромагнитная волна является поперечной. Направления векторов напряженности электрического поля и индукции магнитного поля перпендикулярны друг другу и направлению распространения волны
Излучение электромагнитных волн возникает при ускоренном движении электрических зарядов.
Плотность энергии электромагнитного поля в вакууме пропорциональна квадрату напряженности электрического поля:
wэм = ε0E2
ε0 – диэлектрическая проницаемость вакуума
Уравнение бегущей гармонической волны напряженности электрического поля, распространяющейся в положительном направлении оси Х со скоростью v:
E = E0 sin [ w (t - ) ]
Длина волны – расстояние, на которое распространяется волна за период колебаний ее источника:
λ = vT
Плоскополяризованная (или линейнополяризованная) электромагнитная волна – волна, в которой вектор Е колеблется только в одном направлении, перпендикулярном направлению распространения волны.
Перейти на страницу: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100