X

Код презентации скопируйте его

Ширина px

Вы можете изменить размер презентации, указав свою ширину плеера!

Механические колебания. Волны. Акустика

Скачать эту презентацию

Презентация на тему Механические колебания. Волны. Акустика

Скачать эту презентацию

Cлайд 1
Тема: Механические колебания. Волны. Акустика ГБОУ ВПО Ивановская Государстве... Тема: Механические колебания. Волны. Акустика ГБОУ ВПО Ивановская Государственная медицинская академия министерства здравоохранения России Кафедра физики, математики и информатики Презентации по физике http://prezentacija.biz/prezentacii-po-fizike/prezentacii-po-akustike/
Cлайд 2
Механические колебательные процессы и живой организм (Биомеханика) Этот вопро... Механические колебательные процессы и живой организм (Биомеханика) Этот вопрос нас интересует в двух аспектах: 1. Организм как колебательная система: а) cердце; б) биоритмы; в) пульсирующий ток крови; г) синтез звуковых колебаний (гортань); д) дыхательный процесс. 2. Воздействие колебаний (волн) на организм: а) особенности слухового восприятия; б) вибрации; в) ультразвуковые колебания; г) инфразвуковые колебания.
Cлайд 3
МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ Колебания - это движения, которые повторяются с течени... МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ Колебания - это движения, которые повторяются с течением времени. Колебательная система - тело или несколько тел, которые совершают колебания. Условия возникновения колебаний: 1.На систему должна подействовать внешняя сила, которая изменяет ее координату относительно положения равновесия. В результате система получает запас потенциальной или кинетической энергии. 2.В системе должна возникать упругая или квазиупругая сила, которая всегда направлена к положению равновесия и прямо пропорциональна смещению тела от положения равновесия. 3 Сила трения в системе должна быть малой по величине Квазиупругая сила - неупругая по природе, но имеет такие же свойства, как и упругая сила.
Cлайд 4
Примеры колебательных систем Пружинный маятник Математический маятник Примеры колебательных систем Пружинный маятник Математический маятник
Cлайд 5
Fтр = 0 Fтр ≠ 0 Fупр + F тр + F внеш Fупр+Fтр ωо = ωвнеш Саморегулирующаяся к... Fтр = 0 Fтр ≠ 0 Fупр + F тр + F внеш Fупр+Fтр ωо = ωвнеш Саморегулирующаяся колебательная система Идеальная колебательная система Реальная колебательная система
Cлайд 6
Свободные гармонические колебания Рассмотрим горизонтальный пружинный маятник... Свободные гармонические колебания Рассмотрим горизонтальный пружинный маятник. Силу трения не учитываем. Согласно второму закону Ньютона , где - собственная частота колебаний Тогда дифференциальное уравнение свободных гармонических колебаний имеет вид: Решения этого уравнения: Обозначим
Cлайд 7
Характеристики колебаний Циклическая частота ( ) – число колебаний за 2 секун... Характеристики колебаний Циклическая частота ( ) – число колебаний за 2 секунд. Единица измерения [ ] – рад/с Период (Т) – время одного полного колебания. Единица измерения [T] – c (секунда) Частота ( ) – число колебаний за единицу времени. Единица измерения [ ] – Гц (герц).
Cлайд 8
Амплитуда колебания (А) – максимальное значение изменяющейся величины. В урав... Амплитуда колебания (А) – максимальное значение изменяющейся величины. В уравнении x – смещение тела от положения равновесия в любой момент времени, А=xмакс – амплитуда смещения Фаза колебаний ( ) определяет состояние колебательной системы в произвольный момент времени. Единица измерения [ ] – рад (радиан). , где - начальная фаза колебаний (при t=0)
Cлайд 9
Затухающие свободные колебания , где r-коэффициент трения, v - скорость – коэ... Затухающие свободные колебания , где r-коэффициент трения, v - скорость – коэффициент затухания -дифференциальное уравнение свободных затухающих колебаний, где Решения уравнения:
Cлайд 10
- частота затухающих колебаний, амплитуда затухающих колебаний с течением вре... - частота затухающих колебаний, амплитуда затухающих колебаний с течением времени изменяется по экспоненциальному закону Понятие логарифмического декремента затухания : , где
Cлайд 11
Введем понятие «время релаксации» ( ) Это время, в течение которого амплитуда... Введем понятие «время релаксации» ( ) Это время, в течение которого амплитуда колебаний уменьшается в «e» раз. Тогда, Если за время совершается колебаний, тогда: Следовательно, - величина обратная времени релаксации
Cлайд 12
Вынужденные колебания Согласно II закону Ньютона , где - внешняя (вынуждающая... Вынужденные колебания Согласно II закону Ньютона , где - внешняя (вынуждающая) сила, изменяющаяся по гармоническому закону Решения этого уравнения: где амплитуда колебаний , а (частота вынужденных колебаний равна частоте вынуждающей силы) -дифференциальное уравнение вынужденных колебаний
Cлайд 13
Резонанс – явление резкого увеличения амплитуды вынужденных колебаний при сов... Резонанс – явление резкого увеличения амплитуды вынужденных колебаний при совпадении собственной частоты колебаний системы с частотой вынуждающей силы: Резонансная частота Резонансные кривые при разных значениях коэффициента затухания : С уменьшением коэффициента затухания ( 1> 2> 3) увеличивается резонансная частота. Если =0 (в системе без трения), амплитуда вынужденных колебаний бесконечно велика (А ).
Cлайд 14
Автоколебания Автоколебания - это вынужденные колебания, происходящие под дей... Автоколебания Автоколебания - это вынужденные колебания, происходящие под действием внешней силы, частоту которой задает сама колебательная система. Автоколебания очень широко применяются в технике, особенно в электронике. В биологических объектах практически все колебания носят автоколебательный характер. Всем автоколебаниям присуща одна характерная особенность: наличие механизма обратной связи Так как система обладает собственной частотой , то и автоколебания будут происходить с частотой близкой к ней, т. е. автоколебательная система будет находится в состоянии близком к резонансу. Такие колебания требуют минимальных затрат энергии. Регулятор поступления энергии Колебательная система Устройство обратной связи Источник энергии
Cлайд 15
Механические волны Механическая волна – процесс распространения колебаний в у... Механические волны Механическая волна – процесс распространения колебаний в упругих средах (твёрдых телах, жидкостях, газах). Источник волны – колебательная система. Частицы упругой среды совершают вынужденные колебания около положения равновесия. Волна не переносит вещество, но переносит энергию. Если уравнение колебаний источника , то уравнение волны имеет вид:
Cлайд 16
S – смещение частицы среды от положения равновесия; А – амплитуда колебания ч... S – смещение частицы среды от положения равновесия; А – амплитуда колебания частиц среды; – частота вынужденных колебаний (равна частоте колебаний источника); l – расстояние от источника волны до данной точки среды; v – скорость волны; - время, за которое волна дошла до данной точки , где
Cлайд 17
Различают волны продольные и поперечные. В поперечной волне колебания частиц ... Различают волны продольные и поперечные. В поперечной волне колебания частиц среды совершаются перпендикулярно направлению распространения волны. Поперечные волны распространяются в твёрдых телах и на поверхности жидкости. В продольной волне колебания частиц среды совершаются вдоль направления распространения волны. Продольные волны распространяются во всех упругих средах. Виды механических волн
Cлайд 18
Скорость (v) – расстояние, которое проходит волна за единицу времени. В однор... Скорость (v) – расстояние, которое проходит волна за единицу времени. В однородной среде волны распространяются с постоянной скоростью. Скорость волны зависит от свойств среды – упругости и плотности. Чем больше плотность и упругость среды, тем больше скорость волны. Скорость механических волн в твёрдых средах больше, чем в жидких, а в жидких средах – больше, чем в газах. Длина волны (λ) – расстояние (вдоль направления распространения волны) между точками, фазы которых одинаковы или расстояние, которое прошла волна за время, равное периоду колебаний (Т). Характеристики волн При переходе волны из одной среды в другую изменяется скорость волны, так как изменяются свойства среды. Значит изменяется и длина волны. Частота колебаний при этом не изменяется.
Cлайд 19
Фронт волны – совокупность точек среды, колеблющихся в один и тот же момент в... Фронт волны – совокупность точек среды, колеблющихся в один и тот же момент времени в одной фазе. Волна называется плоской, если фронтом волны является плоскость, перпендикулярная направлению её распространения. Энергетические характеристики: Поток энергии ( ) – энергия, переносимая волной через любую поверхность за единицу времени. Единица измерения [ ] – Дж/с = Вт Интенсивность (I) – поток энергии волны через единицу площади – плотность потока энергии Единица измерения [I] – Вт/м2 - энергия, переносимая волной за единицу времени через единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения волны.
Cлайд 20
(Дж/м3) – объёмная плотность энергии - вектор Умова (вектор, равный по модулю... (Дж/м3) – объёмная плотность энергии - вектор Умова (вектор, равный по модулю интенсивности волны и совпадающий с направлением вектора скорости) Интерференция – сложение волн, в результате которого интенсивность результирующей волны в разных точках пространства принимает значение от минимального до максимального. Дифракция – отклонение волны от прямолинейного распространения на резких неоднородностях среды. Дифракция возникает, если длина волны сравнима с размерами препятствия (меньше его). Условия отражения и преломления волн на границах среды определяются волновым сопротивлением среды ( v, где - плотность среды, v – скорость волны).
Cлайд 21
Звук - механические колебания, распространяющиеся в упругой среде в виде прод... Звук - механические колебания, распространяющиеся в упругой среде в виде продольных волн, воспринимаемые ухом человека, т.е. лежащие в диапазоне частот от 16 Гц до 20000 Гц. ЗВУК. АКУСТИКА 1. Простой тон – гармонические колебания определенной частоты 2. Сложный тон – колебание, являющееся суммой нескольких гармонических колебаний Виды звуков:
Cлайд 22
3. Шум – сложный звук, являющийся суммой не повторяющихся во времени колебани... 3. Шум – сложный звук, являющийся суммой не повторяющихся во времени колебаний, среди которых невозможно выделить определенные частоты 4. Удар – не повторяющееся во времени колебание, которое происходит за очень малое время. Например, хлопок, взрыв и т.п.
Cлайд 23
Физические характеристики звука Частота звука ( ) находится в пределах от 16 ... Физические характеристики звука Частота звука ( ) находится в пределах от 16 Гц до 20 кГц. Интенсивность звука (I) изменяется в широком диапазоне. Минимальная интенсивность, которая вызывает слуховое ощущение, называется порогом слышимости (I0). Интенсивность звука, который вызывает чувство боли, называется порогом болевого ощущения (Iмакс). Для частоты в 1000 Гц: Скорость звука (v) различна в разных средах. Например, в воздухе v 330 м/с, в воде v 1457 м/с, в железе v 5000 м/с.
Cлайд 24
Звуковое (акустическое) давление – давление, возникающее в среде при прохожде... Звуковое (акустическое) давление – давление, возникающее в среде при прохождении звуковых волн , где - плотность среды, v – скорость звука, I – интенсивность звука. Акустический спектр – набор частот, которые входят в сложный тон, с указанием их амплитуд.
Cлайд 25
Характеристики слухового ощущения Характеристики слухового ощущения являются ... Характеристики слухового ощущения Характеристики слухового ощущения являются субъективными. Они связаны с объективными (физическими) характеристиками. Высота тона определяется частотой звуковой волны. Чем больше частота, тем выше тон. Тембр – звуковая окраска основного тона. Определяется акустическим спектром. Основной тон – звук минимальной частоты в акустическом спектре. Остальные тоны называют обертонами. Чем больше тонов в акустическом спектре, тем богаче тембр звука. Громкость звука характеризует уровень слухового ощущения, зависит от интенсивности звука и частоты.
Cлайд 26
Связь интенсивности и громкости, психофизический закон Вебера – Фехнера: При ... Связь интенсивности и громкости, психофизический закон Вебера – Фехнера: При одинаковой частоте возрастание интенсивности звука в геометрической прогрессии (I, I2, I3 …), воспринимается ухом в арифметической прогрессии (Е, 2Е, 3Е…) , где E – уровень громкости (измеряется в фонах), k – коэффициент пропорциональности, зависящий от частоты и интенсивности, I0 – порог слышимости, I – интенсивность звука. - уровень интенсивности звука. Единица измерения – бел. 1 децибел = 0,1 бел.
Cлайд 27
Кривые равной громкости Для отличия от шкалы интенсивности звука в шкале гром... Кривые равной громкости Для отличия от шкалы интенсивности звука в шкале громкости децибелы называют фонами. При частоте звука в 1000 Гц шкалы интенсивности и громкости совпадают. Кривые равной громкости позволяют найти соответствие между громкостью и интенсивностью звука на разных частотах Аудиометрия – метод измерения остроты слуха
Cлайд 28
Ультразвук Ультразвук (УЗ) – упругие механические колебания, частота которых ... Ультразвук Ультразвук (УЗ) – упругие механические колебания, частота которых превышает 20 кГц. Верхний предел частоты УЗ ограничен свойствами среды, в которой распространяется волна, т.к.длина волны УЗ не может быть менее межатомного расстояния в структуре. В кристаллах получены колебания с частотой 20 МГц. В медицине обычно используются УЗ волны с частотой порядка 800 кГц.
Cлайд 29
Ультразвук. Особенности распространения. Все основные свойства УЗ волны и её ... Ультразвук. Особенности распространения. Все основные свойства УЗ волны и её взаимодействие с веществами определяются длиной УЗ волны, которая меньше, чем у звуковой волны. Основные свойства УЗ волн: 1. Распространяются узким пучком. 2. Легко фокусируются. 3. Несут высокую энергию ( до 104 вт/м2). 4. Хорошо отражаются от твёрдых тел, жидкостей. 5. Сильно поглощаются газами.
Cлайд 30
Ультразвук малой интенсивности: Диспергаторы (эмульгаторы) Ускорение реакций ... Ультразвук малой интенсивности: Диспергаторы (эмульгаторы) Ускорение реакций окисления Гибель вирусов, бактерий, грибков Стимулирование обменных процессов, микромассаж Ультразвук. Взаимодействие с веществом Ультразвук большой интенсивности: Разрыв тканей за счет кавитации Разрушение злокачественных образований Дробление камней в мочевом пузыре Распиливание костей
Cлайд 31
Ультразвук. Применение в диагностике Эхоскопия Доплеровское сканирование Инте... Ультразвук. Применение в диагностике Эхоскопия Доплеровское сканирование Интенсивность Частота
Скачать эту презентацию
Наверх