|
Важливою властивістю суцільних середовищ є їх здатність передавати механічний рух. Тіло, що коливається, періодично зміщує частинки середовища, які містяться в безпосередній близькості до нього. Збудження коливань частинок середовища в одному місці викликає вимушені коливання частинок сусідніх, ті в свою чергу збуджують коливання наступних і так далі.
Процес поширення коливань у просторі з часом називають хвилею.
Процеси поширення хвиль тісно пов'язані з коливальними. По суті, хвиля переносить звичайно саме коливальний рух: або періодичний (зокрема — гармонічний), або затухаючий, або яскраво виражений аперіодичний. Механічні хвильові процеси неможливі за відсутності суцільного середовища, в якому поширюється, або, як ще кажуть, біжить хвиля. Хвилі іншої природи — електромагнітні, які ви вивчатимете пізніше, — можуть поширюватися і у вакуумі: вони є процесом поширення електромагнітного поля.
Спостерігаючи за набігаючими на берег хвилями, ви, можливо, задумувалися над запитанням: чи приносять хвилі воду до берега? Ні, хвилі насправді не переносять речовину, якою вони поширюються. Звичайно, це не слід плутати з ударом хвиль, коли внаслідок взаємодії хвилі з берегом її вже не можна розглядати як простий хвильовий рух. Так само і вітер може прибивати плаваючі предмети до берега чи зносити їх у море. Хвилі, що біжать по воді, очевидно, мають швидкість. Однак кожна частинка води при цьому здійснює лише коливання відносно положення рівноваги. Це легко спостерігати на листку, що плаває на поверхні ставка. Листок не рухається вперед разом з хвилею, а гойдається.вгору і вниз: такий самий рух здійснює і вода. Аналогічно хвиля по шнуру біжить вправо, однак кожна ділянка шнура тільки коливається туди й назад. Це загальна властивість хвиль: хвилі можуть поширюватися середовищем на великі відстані, однак саме середовище (вода, шнур) здійснює лише обмежений рух.
Хоча природа хвиль різна і поширюються вони по-різному, однак закономірності, якими характеризується їх поширення, і явища, що під час цього спостерігаються, мають між собою багато спільного. Оскільки пружні хвилі і хвилі на поверхні рідини найбільш наочні, то ознайомлення з основними властивостями хвильових процесів почнемо з розгляду цих хвиль.
Візьмемо довгий гумовий шнур (мал. 58, а) і швидким рухом руки вгору-вниз змусимо один кінець шнура здійснювати вимушені коливання у вертикальній площині (мал. 58, б, в, г). Рука тягне кінець шнура вгору, а оскільки кінцева
|
|