Звук, инфра- и ультразвук. Эффект Доплера.

Звук, инфразвук и ультразвук.
Механические колебания в определённом интервале частот, распространяющиеся в упругой среде называются звуковыми или звуками, наука о звуках – акустика.
Звуковые волны частотой ν от 16 до 20000Гц называются собственно звуками.
Упругие волны с частотой больше 20000Гц называются ультразвуками; ультразвуки с частотой выше 10⁹ Гц называются гиперзвуками. В природе ультразвуки присутствуют в шуме ветра, водопадов, морского прибоя, реактивного двигателя и т.д. Излучаются и воспринимаются они и некоторыми животными – летучими мышами и дельфинами.
С частотой ниже 16Гц – инфразвуками. Они не вызывают у человека звуковых ощущений.

Область среды, находящейся в состоянии звукового движения, называется звуковым полем.

В жидкостях и газах звуковые волны являются продольными, а в твёрдых телах могут быть и продольными, и поперечными. Скорость их распространения в твёрдых, жидких и газообразных телах практически не зависит от частоты (или длинны волны), т.е. для звуковых волн отсутствует явление дисперсии.

Скорость распространения звука в сплошной среде (твёрдой, жидкой, газообразной) определяется - и , где К^* - модуль упругости, соответствующий определённому типу деформации в рассматриваемой среде.

Распространение упругой (звуковой) волны в жидких и газообразных средах сопровождается периодически изменяющейся деформацией сжатия – растяжения. Процесс деформирования происходит достаточно быстро и можно считать, что соседние объёмы не успевают при этом обмениваться энергией в виде теплоты. Такой процесс изменения объёма называется адиабатическим.

Эффект Доплера -зависимость воспринимаемой частоты от скорости движения источника либо приёмника.
Длинна волны/ частота будут определятся исходной частотой и неким множителем, который связан со скоростью движения источника и его направлением.
+ или – соответствуют удалению либо сближению источника сигнала к приёмнику.
ϑ_ЗВ= ϑ_ЗВ(Т), Т=293К
ϑ_ЗВ= 340м/с.
В зависимости от того, что у нас движется, мы можем картинку перевернуть наоборот. Формулы будут одинаковы, но будут различаться знаками.
Если рассмотреть ситуацию, где источник и приёмник движутся под углом друг к другу, основная задача в нахождении частоты волны – найти величину скорости.
Справедливо для волн любой природы.
Частота волны, воспринимаемая наблюдателем, зависит от скорости источника и наблюдателя, независимо от природы источника.

35. Границы применимости классической механики. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца.

Применимость классической механики имеет следующие границы:

1) классическая механика применима для описания механических систем, в которых скорость составляющих ее объектов намного меньше скорости света (v << с);

2) классическая механика применима для описания только тех объектов, для которых динамические величины с размерностью действия намного больше постоянной Планка.

Релятивистская механика – механика для систем, в которых скорости тел сравнимы со скоростью света. Если скорости сравнимы, то нельзя описывать движение (ни кинематическое, ни динамическое) с помощью Ньютоновской механики. С= Релятивистская механики составная часть общей теории относительности.

Специальная теория относительности – один из разделов общей теории относительности.

Существует два постулата СТО.

Первый постулат теории относительности - принцип относительности Эйнштейна, который гласит, что все физические явления происходят одинаковым образом во всех инерциальных системах отсчёта.

Этот принцип является дальнейшим развитием теории относительности Галилея.

Принцип относительности основан на экспериментальных данных. Он указывает на то, что все инерциальные системы отсчёта эквивалентны. Все уравнения, которые описывают все законы природы должны быть инвариантны по отношению к преобразованиям координаты и времени при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой.

Второй постулат – инвариантность скорости света. Скорость света в вакууме одинакова во всех инерциальных системах отсчёта и не зависит от скоростей движения источника и приёмника. Скорость света инвариантна к преобразованиям по координате и времени при переходе от одной инерциальной системы отсчёта к другой.

Скорость света – предельная величина. Никакой другой сигнал не может быть передан со скоростью, превышающей скорость света в вакууме.c=inv

Любая масса, помещённая в область пространства взаимодействует с пространством и искривляет его.

Преобразования Лоренца в СТО.

Если преобразования Галилея не работают.

Прямые преобразования Лоренца:

Обратные преобразования Лоренца:

При маленьких скоростях преобразования Лоренца содержат в себе преобразования Галилея.

Не существует такой системы, в которой скорость света равна нулю либо свет покоится.

В отличие от преобразований Галилея, в преобразованиях Лоренца мы видим зависимость времени от координаты, в которой какое-то событие произошло.

В релятивистской механике имеет смысл говорить о пространстве-времени.

36. Следствия преобразований Лоренца: сокращение размеров тел в направлении их движения; замедление хода времени в движущейся системе отсчёта.