Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Топ:
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Интересное:
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...
Дисциплины:
2021-04-18 | 81 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В МЕДИЦИНЕ
Цель работы: изучение звуковых колебаний и определение методом стоячей волны длин волн колебаний. Применение ультразвука в медицине.
Задачи работы: 1) экспериментальное определение длины волны звуковых колебаний; 2) изучение режимов работы аппарата для ультразвуковой терапии «УЗТ - 1,01Ф».
Обеспечивающие средства: генератор звуковых волн, осциллограф, динамик, микрофон, стеклянная труба с поршнем, линейка, ультразвуковой аппарат «УЗТ - 1,01Ф».
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Уравнение плоской волны и ее характеристики
Механической волной называют механические колебания, распространяющиеся в пространстве и несущие энергию.
Различают два основных вида механических волн: упругие волны (распространение упругих деформаций) и волны на поверхности жидкости.
Упругие волны возникают благодаря связям, существующим между частицами среды: перемещение одной частицы от положения равновесия приводит к перемещению соседних частиц. Распространение колебаний от одного места в другое происходит не мгновенно, а всегда совершается с конечной скоростью. Эта скорость называется скоростью распространения волны.
Уравнение волны выражает зависимость смещения s колеблющейся точки, участвующей в волновом процессе, от координаты ее равновесного положения x и времени t. Для волны, распространяющейся вдоль направления ОХ, эта зависимость записывается в общем виде:
.
Если s и x направлены вдоль одной прямой, то волна продольная, если они взаимно перпендикулярны, то волна поперечная (рис.1). В газах и жидкостях существуют только продольные волны, в твердых телах – продольные и поперечные.
|
Волна, распространяющаяся вдоль одного определенного направления и характеризующаяся тем, что колебания в ней происходят совершенно одинаково в плоскостях, перпендикулярных направлению распространения, называется бегущей плоской волной. Простейшей является плоская монохроматическая волна (рис.1).
Рис.1
Отклонение колеблющейся частицы от положения равновесия s задается уравнением:
, (1)
где А - амплитуда волны, т.е. максимальное отклонение смещения s частицы от положения равновесия, - круговая частота, - частота, v - скорость распространения волны, - начальная фаза волны. Данное уравнение описывает волну, распространяющуюся в положительном направлении оси х. Величина s является периодической функцией как времени, так и координат.
Аргумент синуса, определяющего величину s, называется фазой волны:
(2)
Период колебаний определяется выражением:
. (3)
Длина волны - это расстояние, которое проходит волна за время равное одному периоду колебаний Т:
. (4)
Точки, находящиеся друг от друга на расстоянии, равном длине волны , отличаются по фазе на .
Звуковые колебания и волны
Звуковые колебания и волны – частный случай механических колебаний и волн. Рассмотрим процесс возникновения колебаний в газе. Пусть в каком-то месте газа произошло сжатие, т.е. в это место перешли частицы из других мест. Тогда в области уплотнения увеличится давление газа, что в свою очередь повлечет возникновение силы, направленной в сторону меньшей плотности газа (меньшего давления). В эту сторону начнут переходить частицы из места первоначального уплотнения. Таким образом, там, где было сжатие, наступит разрежение и, наоборот, в соседних местах, в которых в начале возникло разрежение, произойдет сжатие.Плотность и давление газа будет колебаться, причем эти колебания не связаны с определенным местом в газе, а обязательно будут передаваться от одной области к другой.
|
Распространяющиеся упругие колебания в газах и жидкостях или твердых телах называются звуковыми волнами или просто звуком. Диапазон частот звуковых волн – от 20 Гц до 20 кГц. Скорость звука в воздухе равна .
Стоячая волна
Рассмотрим распространение звука в газах. Представим себе цилиндрическую трубу, заполненную газом, в конце которой вставлен поршень с источником звуковых волн. Колебания от источника будут передаваться соседним с ним частицам газа, а от этих частиц – к более дальним частицам, и поэтому вдоль трубы будет распространяться волна сжатий и растяжений.
Пусть начальная фаза , т.е. уравнение падающей волны
(5)
Плоская волна, распространяющаяся в трубе вдоль оси х, достигает стенки. Волна отразится от стенки и будет распространяться в обратном направлении. Описывающее отраженную волну уравнение имеет вид:
,
где - разность фаз между падающей и отраженной волной, тогда
(6)
В любой точке трубы будут одновременно распространяться две волны (падающая и отраженная), каждая из которых будет вызывать свое смещение частиц газа из положения равновесия. Согласно принципу суперпозиции эти волны можно сложить:
. (7)
Видно, что в результате отражения волны от стенки и суперпозиции (сложения) падающей и отраженной волны возникает очень специфическая картина звуковых колебаний, существенно отличающаяся от картины колебаний в безграничной среде. В то время как в бесконечной трубе распространялась бегущая волна, амплитуда А которой постоянна, в закрытой трубе колебания, оставаясь гармоническими, характеризуются переменной амплитудой , меняющейся от точки к точке. Это стоячая волна (рис.2).
Рис.2
При этом в точках, где
, (8)
амплитуда всегда равна нулю , такие точки называются узлами. Точки с максимальной амплитудой , для которых
, (9)
называются пучностями.
|
|
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!