Механические волны в упругой среде

Механические волны — это волны, которые распространяются в упругой среде возмущения, т. е. происходит отклонение частиц среды от положения равновесия.

Упругая среда — это такая среда, где ее деформация пропорциональна приложенной силе.

Скорость волны — это скорость, с которой распространяется возмущение в упругой среде.

Длина волны — это отрезок траектории, на которой распространяется волна за время, равное периоду колебаний в ней.

Продольная волна — эта волна возникает, если колебания частиц и распространение волны совершаются в одном направлении; эти волны сопровождаются деформациями растяжения и сжатия, могут распространяться в любых упругих средах: газах, жидкостях и твердых телах.
Волновое уравнение продольной волны:

Поперечная волна — эта волна возникает, если эти движения происходят в перпендикулярных направлениях; эти волны распространяются в тех средах, где возникают силы упругости при деформации сдвига, т. е. в твердых телах.

Поверхностная волна — это волна, которую можно заметить на свободной поверхности жидкостей. Частицы жидкости при распространении такой волны колеблются как вдоль, так и поперёк направлению распространения волны.

Бегущая волна — это волна, переносящая энергию в пространстве, которая при распространении втягивает в колебания всё новые и новые частицы среды, которые при этом получают энергию от волны.

Поглощение волн — это процесс затухания волны в пространстве, который объясняется тем, что механическая энергия колеблющих- ся частиц передается во внутреннюю, тепловую энергию среды.

Луч — это линия, касательная к которой в каждой точке сходится с направлением распространения волны.

Гармоническая или синусоидальная волна — это волна, при рас- пространении которой частицы среды совершают гармонические или синусоидальные колебания.

Частота волны — это частота, которая образуется при гармонических колебаниях.

Волновой фронт — это геометрическое место точек, в которых фаза колебаний частиц среды имеет одно и то же значение.

Плоская волна — это волна, если ее волновые поверхности есть параллельные плоскости.

Сферическая волна — это волна, если ее волновые поверхности есть концентрические сферы.

Уравнение волны — это зависимость колеблющейся величины от координат и времени.

Полная механическая энергия упругой среды, в которой распространяется упругая продольная волна:

Объемная плотность энергии среды — это физическая скалярная величина, которая определяется отношением энергии среды, которая заключена в объеме, к величине этого объема, стремящимся к нулю:

Для продольной волны объемная плотность будет определяться: