Nazorat savollari
1.
Qanday tebranishlar garmonik tebranishlar deb ataladi? Ularning asosiy xarakteristikalarini
(amplituda, faza, davri, chastota, tsiklik chastota) tushuntiring.
2.
Garmonik otsilyator deganimiz nima?
3.
Prujinali, matematik, fizik mayatniklarning tebranish davrlari qanday topiladi?
4.
Bir tomonga yo’nalgan yoki o’zaro perpendikulyar bo’lgan ikki tebranishlarni qo’shing.
5.
Erkin mexanik tebranishlar tenglamasini yozing. so’nish koeffitsienti nima? so’nishning
logarifmik dekrementi nima?
6.
Majburiy mexanik va elektromagnit tebranishlar. Ularni tenglamasi, amplituda qiymati va
majburiy tebranishlar chastotalarini yozing?
7.
Rezonans hodisasi qanday yuz beradi?
Ma’ruza № 10
TO’LQIN HODISALARI
Reja:
1.
To’lqinli jarayonlar.
2.
Turg’un to’lqinlar.
3.
Gyugens prinsipi.
4.
Dopler effekti.
5.
Tovush to’lqinlari. Tovushning tezligi va intensivligi.
To’lqinli jarayonlar.
Endi biz qandaydir yaxlit elastik muhitga qisqa vaqtli kuch emas, davriy o‘zgaruvchan kuch
ta’sir qilganda muhitda bo‘ladigan harakatni o‘rganamiz.
Faraz qilaylikki, qandaydir sistema muhitda tebranma harakatda bo‘lsin. Muhit zarrachalari bir-
biri bilan bog‘langan bo‘lsa; tebranish harakat energiyasi sistemani o‘rab turgan muhit zarrachalariga
beriladi va ularni tebranma harakatga keltiradi. Ana shunday tebranishlarning muhitda tarqalishi
to‘lqinlar
deb ataladi.
Mexanik to‘lqin
deb, mexanik tebranishlarning elastik muhitda tarqalish protsessiga aytiladi.
To‘lqinlar tebranishlari va tarqalish yo‘nalishining o‘zaro munosabatiga qarab ikki turga bo‘linadi:
bo‘ylama va ko‘ndalang to‘lqinlar.
Agar muhit zarralarining tebranishi to‘lqin tarqalayotgan yo‘nalish bo‘yicha bo‘lsa, bunday
to‘lqinlar bo‘ylama to‘lqinlar deyiladi va ularning tezligi quyidagi formuladan topiladi:
bunda
elastiklik yoki Yung moduli; muhitning zichligi.
Agar muhit zarralarining tebranishi to‘lqin tarqalish yo‘nalishiga tik bo‘lsa, bunday to‘lqin
ko‘ndalang to‘lqin deyiladi va uning tarqalish tezligi quyidagi formuladan topiladi:
bunda
siljish moduli, ya’ni siljish deformatsiyasini harakterlovchi kattalik.
Bo‘ylama to‘lqinlar elastik xajmga ega bo‘lgan muhitda ya’ni qattiq, suyuq va gazsimon
jismlardagina tarqala oladi. Ko‘ndalang to‘lqinlar esa siljish deformatsiyasiga ega bo‘lgan muhitda,
ya’ni faqat qattiq jismlarda va ikki muhit chegarasida tarqala oladi.
Bo‘ylama to‘lqinlarga tovush to‘lqinlarini misol qilib olish mumkin. Ko‘ndalang to‘lqinlarga esa
suyuqlik sirtida, rezina shnur, tor va shu kabilar bo‘ylab tarqalgan to‘lqinlar misol bo‘la oladi.
sistema sinusoidal tebranganda:
Tebranish manbaidan
uzoqlikda yotgan muhit nuqtasi tebranish boshlangandan keyin
qandaydir vaqt o‘tgandan so‘ng tebrana boshlaydi (1 – rasm). Bu vaqt
ga teng (
to‘lqinning tarqalish tezligi). Ana shu
masofada yotgan nuqtaning siljishini to‘lqinni hosil qilayotgan
tebranish siljishi qonuniyati bilan bog‘lasak,
bo‘ladi. Bu tenglama yuguruvchi to‘lqin tenglamasi deb yuritiladi. siklik (davriy) chastota
ekanini hisobga olsak,
bu yerda,
Bir davrda to‘lqin bosib o‘tgan masofaga to‘lqin
uzunligi
deb yuritiladi. To‘lqin uzunligini
boshqacha
ta’riflash ham mumkin. To‘lqin
tarqalayotgan muhitning bir-biriga eng yaqin birday yo‘nalish va siljishga ega bo‘lgan nuqtalar
orasidagi masofa yoki muhitning bir xil fazada tebranayotgan yonma-yon ikki nuqtasi orasidagi
masofa to‘lqin uzunligi deb aytiladi. (10.6) formulani hisobga olib, quyidagini yozamiz:
(10.8) ifoda tebranish sistemasidagi masofada yotgan nuqtaning tebranish fazasini sistemaning
tebranish fazasidan qancha orqada qolishini ko‘rsatadi. Agar istalgan ikki nuqta orasidagi faza
siljishini topmoqchi bo‘lsak,
formuladan foydalanamiz. Bunda
to‘lqin soni deb ataladi va uzunlikka nechta to‘lqin
uzunlik joylashishini ko‘rsatadi. To‘lqin soni orqali (10.7) formulani
ko‘rinishda yozish mumkin. (10.4), (10.5), (10.7), (10.10) tenglamalar bitta to‘lqin protsessini ifodalab
hammasi ham yuguruvchi to‘lqin tenglamasi deb yuritiladi.
Istalgan to’lqinning funktsiyasi to’lqin deb ataluvchi differentsial tenglamaning yechimidir.
yo’nalishda tarqalayotgan yassi to’lqin uchun to’lqin tenglamasini topib ko’ramiz.
dan va
bo’yicha ikkinchi tartibli xususiy hosilalarni olamiz.
Ikki tenglamaning o’ng taraflarini taqqoslasak
o’qi bo’yicha tarqalayotgan yassi to’lqinning to’lqin tenglamasiga ega bo’lamiz. Bu yerda
Umumiy holda, istalgan yo’nalishlarda tarqaladigan to’lqin uchun,
, kordinatalar va
vaqtga bog’liq bo’ladi:
Sinusoidal to’lqinlarning tarqalish tezligi fazaviy tezlik deb ataladi. U fazaning belgilangan
qiymatiga mos keladigan to’lqin sirtlarining ko’chish tezligini bildiradi
bu yerdan
Amalda, doimo to’lqinlar guruhiga duch kelamiz, ya’ni real to’lqin, yaqin chastotaga ega bo’lgan
ko’p sonli cinusoidal to’lqinlarning ustma-ust tushgan to’lqin paketidan iborat bo’ladi. Bu to’lqin
paketining tarqalish tezligi - guruhli tezlik deb ataladi.
Umumiy holda
fazaviy tezlik bilan mos tushadi. Fazaviy tezlik guruhli tezlik bilan
quyidagicha bog’langan:
Agarda, har xil uzunlikdagi to’lqinlar bir xil tezlik bilan tarqalsa
bo’ladi, ya’ni
guruhli tezlik fazaviy bilan mos tushadi.
To’lqin jarayoni tebranayotgan bir nuqtadan ikkinchisiga
energiyani uzatish bilan bog’liqdir. Agarda
hajm
elementida
massali ta tebranayotgan zarrachalar bo’lsa,
u holda har bir zarrachaning energiyasi
dan iborat bo’ladi.
Energiyaning hajmiy zichligi, ya’ni birlik hajmdagi
zarrachalar energiyasi
bu yerda
muhit zichligidir. Birlik vaqtda to’lqin tarqalish yo’nalishiga perpendikulyar
bo’lgan birlik sirt yuzasidan ko’chiriladigan energiya - energiya oqimining zichligi deb ataladi. Uni
shunday tasavvur etish mumkin: Kesimi
va bo’lgan kichik silindr bo’ylab (2 - rasm),
to’lqin
fazaviy tezlik bilan tarqalayotgan bo’lsin. Bu tsilindr hajmidagi energiya quyidagiga teng
bo’ladi.
Energiya oqimi zichligi esa
ga teng bo’ladi. Buni vektor ko’rinishda shunday ifodalash mumkin
. Energiya ko’chishi
bo’yicha yo’nalgan bu vektor energiya oqimi zichligining vektori yoki Umov vektori deb ataladi.
Dostları ilə paylaş: |