Лекция Материалық нүктенің кинематикасы. Кіріспе. Физика пәні және оның басқа ғылымдармен байланысы. Физикалық шамалардың өлшемділігі және өлшеу бірліктері

Қандай да бір ортада қоздырылған тербеліс ортаның қасиеттеріне

тәуелді шекті жылдамдықпен тарайды. Тербеліс таралатын ортаны тұтас,

яғни кеңістікте үздіксіз үлестірілген және серпімділік қасиеті бар орта

ретінде қарастырамыз. Уақыт және кеңістік бойынша периодты тербелістің

тұтас ортада таралуын толқындық үрдіс деп атайды. Толқындар тарағанда

ортаның бөлшектері толқынмен бірге қозғалмай, өзінің тепе-теңдік күйінің

айналасында тербеледі. Толқынмен бірге ортаның бір бөлшегінен екіншісіне

тербелмелі қозғалыстың күйі және энергиясы беріледі. Сондықтан барлық

толқындардың, олардың табиғатына тәуелсіз негізгі қасиеті заттың

тасымалданбай, энергияның тасымалдануы болып табылады. Табиғатпен техникада мынадай типті толқындар кездеседі: сұйықтардың бетіндегі

толқындар, серпімді және электромагниттік толқындар. Серпімді ортада

механикалық қоздырудың таралуы серпімді толқындар деп аталады.

Серпімді толқындар қума және көлденең толқындарға бөлінеді. Қума

толқындарда ортаның бөлшектері толқынның таралу бағытында тербелсе,

көлденең толқындарда оған перпендикуляр бағытта тербеледі. Қума

толқындар созылу және сығылу кезінде серпімді күштер пайда болатын

орталарда тарайды (қатты денелерде, сұйықтар мен газдарда), ал көлденең

толқындар ығысу деформациясында серпімді күштер туындайтын орталарда

(қатты денелерде) тарайды. Сұйықтар мен газдарда қума, ал қатты

денелерде қума және көлденең толқындар таралады. Ортаның

бөлшектерінің тербелісі гармоникалық болатын синусоидалық серпімді

толқынның таралуын қарастырайық. 6.6.1-сызбада х осінің бойымен υ

жылдамдықпен тарайтын синусоидалық көлденең толқын келтірілген. Яғни,

толқындық үрдіске қатысатын бөлшектің орын ауыстыруымен олардың

тербеліс көзінен (0) қандай да бір t уақыт мезетіндегі арақашықтығы мен х

арасындағы тәуелділік келтірілген.

ξ (x,t) функциясының графигі гармоникалық тербелістің графигіне

ұқсас болғанымен, олардың арасында айырмашылық бар. Толқынның

графигі ортаның барлық бөлшектерінің орын ауыстыруларының (берілген

уақыттағы) тербелістің көзіне дейінгі қашықтыққа тәуелділігін, ал

тербелістің графигі берілген бөлшектің орын ауыстыруының уақытқа

тәуелділігін береді. Бірдей фазада тербелетін жақын орналасқан

бөлшектердің арақашықтығын толқын ұзынығы λ деп атайды:

λ = υ ⋅T (6.1.1)

Немесе ν=1/T ескерсек, төмендегі теңдік шығады:

υ = λν (6.1.2)

Мұндағы, υ - толқынның таралу жылдамдығы, ν - жиілігі, Т – периоды.

t уақыт мезетінде тербеліс жететін нүктелердің геометриялық орнын

толқындық фронт деп атайды. Толқындық беттер шексіз көп, ал уақыттың

әрбір мезетінде толқындық фронт біреу ғана болады. Толқындық беттер бір-

біріне параллель жазықтықтар немесе концентрлі сфералық беттер болуы

мүмкін. Осыған сәйкес толқындар жазық немесе сфералық толқынға

бөлінеді.