Справочник по механике (стр. 6 )

Средняя мощность – скалярная физическая величина, равная отношению работы к промежутку времени, за который она совершается.

– мощность, [P] = Вт.         - мощность двигателя

Полная механическая энергия системы – сумма ее кинетической и потенциальной энергией:

Энергия не возникает из ниоткуда и не исчезает в никуда, она переходит из одного вида в другой.

Механические колебания. Амплитуда, период, частота колебаний

Механические колебания – движения, которые точно или приблизительно повторяются через определенный интервал времени.

– закон гармонических колебаний, где А – амплитуда

Амплитуда колебания – максимальное отклонение от положения равновесия.

- циклическая частота, с-1

- период колебаний пружинного маятника.

Периодическое движение – движение, повторяющееся через постоянный промежуток времени.

Период – минимальный интервал времени, через который движение повторяется.

[T] = c

Виды периодических движений: вращательные и колебательные.

При равномерном движении по окружности модуль скорости тела остается постоянным.

T=, r – радиус окружности. v==2рrн – скорость вращения. T=1/н

Частота колебаний – число колебаний в единицу времени.

Период колебаний – время одного колебания.

Фаза вращения – угол поворота.

ц=щt – фаза колебаний.

щ=2рн – циклическая частота.

aц= – центростремительное ускорение.

an=4р2н2r – ускорение по нормали.

- полная механическая энергия гармонических колебаний

– статическое смещение

Резонанс – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты собственных колебаний системы. При резонансе внешняя сила действует синхронно со свободными колебаниями системы.

Свободные и вынужденные колебания. Резонанс

Вынужденные колебания – колебания, происходящие под действием внешней периодической силы. (боксерская груша).

Свободные (собственные колебания) – колебания, происходящие под действием внутренних сил в системе, выведенной из положения равновесия и предоставленной самой себе (колебания маятника часов).

Затухающие колебания – колебания, амплитуда которых уменьшается с течением времени.

Резонанс – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при совпадении частоты собственных колебаний системы. При резонансе внешняя сила действует синхронно со свободными колебаниями системы.

–амплитуда вынужденных колебания

Механические волны и их свойства

Волна – колебания, которые перемещаются в пространстве с течением времени. Самым простым видом колебаний являются волны, возникающие на поверхности жидкости и расходящиеся из места возмущения в виде концентрических окружностей. Их перемещение по всем направлениям равны. Верх волны – горб, низ – впадина.

Волна возникает лишь тогда, когда вместе со внешним возмущением появляются силы в среде, противодействующие ему. Обычно это силы упругости.

Волновой процесс – процесс переноса энергии без переноса вещества.

Продольная волна – волна, в которой движение частиц среды происходит в направлении распространения волны. Могут распространяться в любой среде.

Поперечная волна – волна, в которой частицы среды перемещаются перпендикулярно направлению распространения волны. Распространяются лишь в твердых телах – результат деформации сдвига.

Гармоническая волна – волна, порождаемая гармоническими колебаниями частиц среды.

Длина волны – расстояние, за которое распространяется волна за период колебаний ее источника.

– длина волны

Поляризация – упорядоченное направление колебаний частиц среды в волне.

Звуковые волны. Ультразвук и его использование в технике и медицине

Звук – это упругие волны в среде, которые можно слышать. Звуковой диапазон, который человек может слышать: 16Гц≤нзв≤20кГц.

Инфразвук: 0≤н16 Гц

Ультразвук: н≥20кГц

Акустика – раздел механики, изучающий звуковые волны. Источники звука колеблются, порождая звук. Источники звука бывают искусственные и естественные.

Звук распространяется во всех упругих телах, но не может распространятся в вакууме. Мягкие и пористые тела – плохие проводники звука. Скорость звука зависит от свойств среды, в которой он распространяется.

Эхо – физическое явления, заключающиеся в принятие наблюдателем отраженной от препятствия волны.

Физические характеристики звука объективные (A, н, I) и субъективные.

Звуковое давление, оказываемое звуковой волной на стоящие перед ней препятствие; Спектр звука – разложение сложной звуковой волны на составляющие ее частоты; Интенсивность: . S – площадь поверхности, W – энергия звуковой волны. [I]=Вт/м2;

– уровень интенсивности звука. I0 – порог слышимости. [k]=Б (Белл)

Опасный для здоровья уровень >75дБ, болевой порог 120дБ, смертельный уровень 180дБ, шумовые гранаты 200дБ.

Громкость звука характеризует слуховое ощущение для данного звука. Чем выше A колебаний, тем громче звук; Высота звука – характеристика звука как волны: чем больше частота колебаний источника звука, тем выше издаваемый им звук.

Чистый тон – звук источника, совершающий гармонические колебания.

Шум – звук, состоящий из колебаний, имеющих частоту из некоторого диапазона частот.

Музыкальный звук – звук, состоящий из некоторого конечного набора частот.

Тембр – окраска звука, отличает звуки одинаковой высоты и громкости.

Физиологическое воздействие инфразвука

Органы человека, как и любое другое физическое тело, имеют собственную резонансную частоту. Под действием звука с этой частотой они могут испытывать внутреннее изменение структуры, вплоть до потери собственной работоспособности. На этом принципе основано инфразвуковое оружие. Так же при совпадении воздействующего звука с ритмами мозга может возникнуть нарушение активности церебральных механизмов мозга. Инфразвук, образующийся в море, называют одной из возможных причин нахождения судов, покинутых экипажем.

Применение ультразвука

Диагностическое применение ультразвука в медицине (УЗИ)

Благодаря хорошему распространению ультразвука в мягких тканях человека, его относительной безвредности по сравнению с рентгеновскими лучами и простотой использования в сравнении с магнитно-резонансной томографией ультразвук широко применяется для визуализации состояния внутренних органов человека, особенно в брюшной полости и полости таза.

Терапевтическое применение ультразвука в медицине

Ультразвук обладает действием:

Противовоспалительным, рассасывающим; Анальгезирующим, спазмолитическим; Усиление проницаемости кожи.

Фонофорез – метод, при котором на ткани действуют ультразвуком и вводимыми с его помощью лечебными веществами.

Применение ультразвука в биологии

Способность ультразвука разрывать оболочки клеток нашла применение в биологических исследованиях, например, при необходимости отделить клетку от ферментов. Ультразвук используется также для разрушения таких внутренних структур, как митохондрии и хлоропласты с целью изучения взаимосвязи между их структурой и функциями. Другое применение связано с его способностью вызываю мутации.

Литература

Универсальные поурочные разработки по физике. 10 класс [Текст]/ . – М.: ВАКО, 2006. – 400с. Физика. 10 кл.: Учебн. для общеобразоват. учеб. Заведений [Текст]/. – М.: Дрофа, 2006. – 416 с. , , Физика 10 класс. Учбник [Текст]/, , . – М: Просвещение, 2010. – 366 с.