"Quem se atreve a dizer

que todos nós sabemos

o que pode ser conhecido?

G. Galileu.

Tópico da lição: "Ondas mecânicas".

Ossétia do Norte-Alânia, distrito de Mozdok, escola secundária MBOU com. Uva

informações gerais

Matéria Acadêmica: Física

Tópico da lição:“Propagação de uma oscilação em um meio. Ondas»

O lugar da lição na estrutura da lição:“Vibrações mecânicas. Ondas. Som"

Objetivos de conteúdo:

Educacional : comformar ideias sobre o conceito de onda de vibrações mecânicas. Revele a natureza, estude a causa da onda Educacional : desenvolve pensamento lógico; aplicação de métodos técnicos de atividade mental de esclarecimento, aprofundamento, conscientização e fortalecimento do conhecimento; interesse em processos de aprendizagem e pesquisa, desenvolver a capacidade de destacar o principal, argumentar sua resposta, dar exemplos.

educadores : levantar a questão atenção, concentração, perseverança em alcançar o objetivo. Força de vontade, curiosidade, ajudam os alunos a ver os benefícios práticos do conhecimento.

Resultados educacionais planejados:

sujeito – conhecer e compreender o significado do significado de uma onda mecânica.

meta-assunto:

Regulatório - estabeleça uma meta, avalie seu trabalho; corrigir e explicar seus erros.

Comunicativo - engajar-se no diálogo. Ser capaz de ouvir e ouvir, expressar seus pensamentos, construir declarações, participar de uma discussão coletiva de problemas, levar em conta as posições dos outros.

cognitivo - analisar a situação de aprendizagem; desenvolver operações de pensamento; definir uma tarefa baseada na correlação do que se conhece, leitura semântica; a capacidade de proferir de forma adequada, consciente e arbitrária declarações em discurso oral e escrito, transmitindo o conteúdo do texto de acordo com a finalidade e o cumprimento das normas de construção do texto; destaque é significativo.

Pessoal : formar interesse e habilidades práticas, independência na aquisição de conhecimentos sobre uma onda mecânica, uma relação de valor entre si, com o professor, com o resultado da aprendizagem, para desenvolver a iniciativa.

Tecnologias usadas Palavras-chave: tecnologia de pensamento crítico, tecnologia de aprendizagem colaborativa, tecnologia da informação e comunicação.

Recursos de Tecnologia da Informação :

Lista de fontes e literatura usadas :

Livro didático "Física grau 9" A, V. Peryshkin COMER. Gutnik Livro didático para instituições de ensino 2ª edição - M: Bustard, 2014

Lukashnikov.I. coleção de problemas de física para as séries 7-9 de instituições de ensino - M: educação

CER em física 9º ano

Equipamento : para experiência: primavera, máquina de ondas, mapa geográfico

Tipo de lição Aprendendo novo

Métodos de ensino Conversação. Demonstração de experiências. Anotações no quadro e em um caderno. Aplicação dedutiva do conhecimento teórico.

Durante as aulas

1. Momento organizacional

Saudações.

Um breve clima para o trabalho produtivo.

2. Pesquisa frontal

Formação do tópico da lição e o propósito da lição. Compreender e aceitar pelas crianças os objetivos da aula

Criando uma situação-problema

a) Análise de fórmulas e unidades de medida.

E-frequência

T - número de oscilações

N - energia

l - tempo de oscilação

v - amplitude

b) Enquete sobre perguntas

1. Dê um exemplo de movimento oscilatório?

2. Quais flutuações você conhece?

3. Estudando um novo tópico.

Inclusão dos alunos em atividades propositais.

Vamos encontrar a conexão entre as oscilações e a onda. Vamos a um experimento simples. Fixamos a mola com um anel e batemos na outra extremidade com a mão. A partir do impacto, várias bobinas da mola se juntam, surge uma força elástica, sob a influência da qual essas bobinas começam a divergir. À medida que o pêndulo passa em seu movimento de equilíbrio, as bobinas, contornando a posição de equilíbrio, continuarão a divergir. Como resultado, algum vácuo é formado neste local da mola. Se a extremidade da mola for atingida ritmicamente com a mão, a cada golpe as bobinas se aproximarão, formando um espessamento e se afastando umas das outras, formando um vácuo.

As perturbações que se propagam no espaço se afastando de seu local de origem são chamadas de onda. O tipo mais simples de oscilação são as ondas que surgem na superfície de um líquido e irradiam do local de perturbação na forma de círculos concêntricos.

Tais ondas podem surgir não apenas em líquidos e gases, mas também em sólidos.

Uma onda surge apenas quando, juntamente com uma perturbação externa, aparecem forças no meio que a neutralizam. Geralmente são forças elásticas.

Ondas mecânicas surgem e se misturam apenas em meios elásticos. Isso é o que permite que as partículas na onda transfiram o excesso de energia para as partículas vizinhas. Neste caso, as partículas, tendo transferido parte da energia, retornam à sua posição original. Este processo continua. Assim, a matéria na onda não se move. As partículas do meio oscilam em torno de suas posições de equilíbrio. Portanto, em uma onda viajante, a energia é transferida sem transferência de matéria.

Dependendo da direção em que as partículas oscilam em relação à direção do movimento da onda, as ondas longitudinais e transversais são distinguidas.

Em uma onda longitudinal, as partículas oscilam em direções que coincidem com o movimento. Tais ondas surgem como resultado de compressão e tensão.

Portanto, eles podem ocorrer em gases, líquidos e sólidos.

Em uma onda transversal, as partículas oscilam em planos perpendiculares à direção de propagação da onda. Tais ondas são o resultado de deformação por cisalhamento. Portanto, as ondas só podem surgir em sólidos. Para gases e líquidos este tipo de deformação é impossível.

Demonstração de uma onda usando uma máquina de ondas.

Exibição do filme 5 minutos.

O fenômeno da onda em meios elásticos é caracterizado por certos valores, que incluem:

Energia de ondas eletrônicas

A - amplitude de onda

frequência de onda v

T - período de onda

Velocidade da onda

Comprimento de onda

A velocidade das ondas mecânicas, dependendo do tipo de onda, pode variar de centenas de m/s a 10 km/s

O comprimento de uma onda mecânica é entendido como a distância que a onda percorre em um tempo igual ao período de oscilação.

Fórmulas: Peça aos alunos que escrevam suas próprias fórmulas

As oscilações que se formam na parte sólida da Terra durante vários processos tectônicos ou durante explosões nucleares subterrâneas são chamadas de ondas sísmicas.

Na parte sólida da Terra, ondas longitudinais e transversais podem se formar.

As ondas longitudinais comprimem e esticam as rochas por onde passam. As ondas longitudinais são as mais rápidas. Sua velocidade atinge cerca de 8 km/s, e a velocidade das ondas transversais é de 4,5 km/s. A diferença nas velocidades dos dois tipos de ondas permite determinar que o epicentro dos terremotos é registrado por um instrumento sismógrafo. Os sismólogos tentam prever onde e quando um terremoto pode ocorrer para que as pessoas possam se preparar para isso. A cada 5 minutos, ocorre um terremoto na Terra. Centenas de milhares de terremotos são registrados todos os anos no globo. De tempos em tempos, há aqueles que violam a integridade do solo, destroem prédios e causam vítimas humanas. Existem duas escalas para registrar um terremoto, a escala Richter e a escala Mercalle.

A escala Richter mede a força das ondas sísmicas. Apresentação - (Tabela)

A escala Merkell mede as consequências de terremotos associados a vítimas humanas e à destruição de edifícios. Um terremoto fraco pode ter consequências mais sérias do que mesmo os muito fortes se ocorrerem em uma cidade onde há muitos prédios e onde vivem muitas pessoas.
Aqui estão alguns terremotos do século passado que tiveram consequências catastróficas. (Apresentação)

1960 Marrocos Agadar

1966 24.04. Planta de Tashkent 8 pontos

1969 28 de maio, Turquia 7,5 pontos

1969 Em 22 estados da América 5-7 pontos

1976 Planta tailandesa 7-8 pontos 20 mil pessoas

Nos últimos anos na Turquia, no Japão.

Prever um terremoto é uma tarefa muito difícil.

Existem grandes áreas onde não há terremoto e há áreas de terremotos frequentes.

Duas áreas: Trabalhe no mapa (o aluno mostra as áreas no mapa)

O anel do Pacífico - cobre a costa de Kamchatka, no Alasca, a costa da América do Norte vira-se para a Austrália, passando pela Indonésia, pela costa da China, captura o Japão e termina em Kamchatka.

A segunda região é a mediterrânea-asiática. Eles passam em uma ampla faixa de Portugal e Espanha - através da Itália, Península Balcânica, Grécia, Turquia, Cáucaso, os países da Ásia Menor entram na região do Baikal e depois se fundem na costa do Pacífico.

As pessoas sempre tentaram reduzir os efeitos dos terremotos e construíram edifícios especiais em áreas propensas a terremotos que poderiam resistir a tremores significativos. A ciência não pode deixar de alertar, prever esses fenômenos gerados pela força da natureza. Mas o trabalho nesta área está em andamento.

Aqui estão alguns deles.

Antes de um terremoto, a concentração de radônio na água aumenta e, alguns dias antes do desastre, normaliza.

O mundo animal é bom em prever terremotos. Migração em massa de formigas, cobras e lagartos deixam suas casas.

Peixes do fundo do mar são jogados em terra, bacalhau bigodudo, enguia. Cães, elefantes, hipopótamos. (Apresentação)

O ultrassom pode ser um sinal de alerta.

4. Descanso e disposição para o trabalho posterior.

Minuto de Educação Física.

5. Trabalho de verificação .

Consolidação do material através de trabalho em grupo e individual (verificação mútua). Classificação.

6. Garantir que as crianças entendam o propósito, conteúdo e métodos de fazer a lição de casa

2. Componha e resolva o problema de acordo com o cronograma

3. Prepare uma mensagem sobre o tema "tsunami".

O professor dá trabalhos de casa diferenciados, tendo em conta as capacidades individuais das crianças.

7. Os resultados da lição, reflexão.

Você pode nomear o tema da lição?

O que de novo você aprendeu na aula de hoje?

Instituição Educacional Geral Autônoma Municipal

"Escola secundária nº 1 em Svobodny"

ondas mecânicas

9º ano

Professora: Malikova

Tatiana Viktorovna

O objetivo da lição :

dar aos alunos o conceito de movimento ondulatório como um processo de propagação de vibrações no espaço ao longo do tempo; introduzir diferentes tipos de ondas; formar uma ideia do comprimento e da velocidade de propagação das ondas; mostrar a importância das ondas na vida humana.

Objetivos educacionais da aula:

1. Repita com os alunos os conceitos básicos que caracterizam as ondas.

2. Repita e apresente aos alunos novos fatos e exemplos do uso de ondas sonoras. Ensinar a preencher a tabela com exemplos dos discursos durante a aula.

3. Ensinar os alunos a usar conexões interdisciplinares para entender os fenômenos que estão sendo estudados.

Tarefas educacionais da lição:

1. Educação de conceitos de cosmovisão (relações de causa e efeito no mundo, a cognoscibilidade do mundo).

2. Educação de posições morais (amor à natureza, respeito mútuo).

Desenvolvimento de tarefas da lição:

1. Desenvolvimento do pensamento independente e da inteligência dos alunos.

2. Desenvolvimento de habilidades de comunicação: fala oral competente.

Durante as aulas:

Organizando o tempo

Aprendendo novos materiais

Fenômenos ondulatórios observados na vida cotidiana. A prevalência de processos ondulatórios na natureza. A natureza diferente das causas que causam os processos ondulatórios. Definição de onda. Razões para a formação de ondas em sólidos, líquidos. A principal propriedade das ondas é a transferência de energia sem a transferência de matéria. Características características de dois tipos de ondas - longitudinais e transversais. Mecanismo de propagação de ondas mecânicas. Comprimento de onda. Velocidade de propagação da onda. Ondas circulares e lineares.

Ancoragem : demonstração de uma apresentação sobre o tema: “Mecânica

ondas"; teste

Trabalho de casa : §42,43,44

Demonstrações: ondas transversais na corda, ondas longitudinais e transversais no modelo

Experimento frontal: aquisição e observação de ondas circulares e lineares

Videoclipe: ondas circulares e lineares.

Voltamo-nos para o estudo da propagação de oscilações. Se estamos falando de vibrações mecânicas, ou seja, do movimento oscilatório de qualquer meio sólido, líquido ou gasoso, então a propagação de vibrações significa a transmissão de vibrações de uma partícula do meio para outra. A transmissão das oscilações se deve ao fato de que seções adjacentes do meio estão interligadas. Essa conexão pode ser realizada de várias maneiras. Pode ser causado, em particular, pelas forças elásticas decorrentes da deformação do meio durante suas vibrações. Como resultado, uma vibração causada de alguma forma em um local acarreta a ocorrência sucessiva de vibrações em outros locais, cada vez mais distantes do original, e obtém-se a chamada onda.

Por que estudamos o movimento das ondas? O fato é que os fenômenos ondulatórios são de grande importância para a vida cotidiana. Esses fenômenos incluem a propagação de vibrações sonoras, devido à elasticidade do ar ao nosso redor. Graças às ondas elásticas, podemos ouvir à distância. Círculos correndo na superfície da água por uma pedra atirada, pequenas ondulações na superfície de lagos e enormes ondas oceânicas também são ondas mecânicas, embora de um tipo diferente. Aqui, a conexão de seções adjacentes da superfície da água não se deve à elasticidade, mas à força da gravidade ou às forças de tensão superficial.

Tsunamis são enormes ondas oceânicas. Todo mundo já ouviu falar deles, mas você sabe por que eles se formam?

Ocorrem principalmente durante terremotos subaquáticos, quando há deslocamentos rápidos de seções do fundo do mar. Eles também podem ocorrer como resultado de explosões de vulcões submarinos e fortes deslizamentos de terra.

Em mar aberto, os tsunamis não apenas não são destrutivos, mas, além disso, são invisíveis. A altura das ondas do tsunami não excede 1-3 m. Se essa onda, que tem um enorme suprimento de energia, varrer rapidamente o navio, ela subirá suavemente e descerá suavemente. E a onda do tsunami varre os espaços oceânicos realmente rapidamente, a uma velocidade de 700-1000 km / h. Para comparação, um jato moderno voa na mesma velocidade.

Tendo surgido, uma onda de tsunami é capaz de viajar milhares e dezenas de milhares de quilômetros pelo oceano, quase sem enfraquecer.

Estando completamente segura em mar aberto, tal onda torna-se extremamente perigosa na zona costeira. Ela coloca toda a sua enorme energia não gasta em um golpe esmagador na costa. Ao mesmo tempo, a velocidade da onda diminui para 100-200 km / h, enquanto a altura aumenta para dezenas de metros.

A última vez que um tsunami atingiu a Indonésia em dezembro de 2004 matou mais de 120.000 pessoas e deixou mais de um milhão de pessoas desabrigadas.

Por isso é tão importante estudar esses fenômenos e, se possível, prevenir tais tragédias.

No ar, não apenas as ondas sonoras podem se propagar, mas também as ondas de explosão destrutivas. As estações sísmicas registram as vibrações do solo causadas por terremotos que ocorrem a milhares de quilômetros de distância. Isso só é possível porque as ondas sísmicas se propagam do local do terremoto - vibrações na crosta terrestre.

Um grande papel também é desempenhado por fenômenos ondulatórios de natureza completamente diferente, a saber, ondas eletromagnéticas. Os fenômenos causados ​​por ondas eletromagnéticas incluem, por exemplo, a luz, cuja importância para a vida humana dificilmente pode ser superestimada.

Nas lições subsequentes, consideraremos o uso de ondas eletromagnéticas com mais detalhes. Enquanto isso, voltemos ao estudo das ondas mecânicas.

O processo de propagação de oscilações no espaço ao longo do tempo é chamado de aceno . As partículas do meio em que a onda se propaga não são transferidas, apenas oscilam em torno de suas posições de equilíbrio.

Dependendo da direção das oscilações das partículas em relação à direção de propagação da onda, existem longitudinal e transversal ondas.

Experiência. Pendure um cordão longo em uma extremidade. Se a extremidade inferior do cabo for rapidamente levada para o lado e devolvida, a “curvatura” subirá pelo cabo. Cada ponto da corda oscila perpendicularmente à direção de propagação da onda, ou seja, através da direção de propagação. Portanto, ondas desse tipo são chamadas de transversais.

O que resulta na transmissão do movimento oscilatório de um ponto do meio para outro e por que ocorre com atraso? Para responder a essa pergunta, precisamos entender a dinâmica da onda.

O deslocamento em direção à extremidade inferior do cordão causa a deformação do cordão neste ponto. Forças elásticas aparecem, tendendo a destruir a deformação, ou seja, aparecem tensões que puxam a seção imediatamente adjacente da corda seguindo a seção deslocada por nossa mão. O deslocamento desta segunda seção causa deformação e tensão da próxima, e assim sucessivamente. As seções da corda têm massa e, portanto, devido à inércia, não ganham nem perdem velocidade sob a ação de forças elásticas instantaneamente. Quando trouxemos a extremidade da corda ao maior desvio para a direita e começamos a conduzi-la para a esquerda, a seção adjacente ainda continuará se movendo para a direita, e somente com algum atraso irá parar e também seguir para a esquerda. Assim, a transição retardada da vibração de um ponto da corda para outro é explicada pela presença de elasticidade e massa no material da corda.

direção direção de propagação

oscilações de onda

A propagação de ondas transversais também pode ser mostrada usando uma máquina de ondas. Bolas brancas simulam as partículas do meio, elas podem deslizar ao longo das hastes verticais. As esferas são conectadas por fios ao disco. Quando o disco gira, as bolas se movem em conjunto ao longo das hastes, seu movimento se assemelha a um padrão de ondas na superfície da água. Cada bola se move para cima e para baixo sem se deslocar para os lados.

Agora vamos prestar atenção em como as duas bolas extremas se movem, elas oscilam com o mesmo período e amplitude, e ao mesmo tempo estão na posição superior ou inferior. Dizemos que oscilam na mesma fase.

A distância entre os pontos mais próximos de uma onda oscilando na mesma fase é chamada de Comprimento de onda. O comprimento de onda é indicado pela letra grega λ.

Agora vamos tentar simular ondas longitudinais. À medida que o disco gira, as bolas oscilam de um lado para o outro. Cada bola se desvia periodicamente para a esquerda ou para a direita da posição de equilíbrio. Como resultado das oscilações, as partículas se aproximam, formando um coágulo, ou divergem, criando uma rarefação. A direção das oscilações da bola coincide com a direção de propagação da onda. Tais ondas são chamadas longitudinais.

Claro, a definição de comprimento de onda permanece em pleno vigor para ondas longitudinais.

Direção

propagação de onda

direção de oscilação

Ambas as ondas longitudinais e transversais só podem ocorrer em um meio elástico. Mas em algum? Como já mencionado, em uma onda transversal, as camadas são deslocadas uma em relação à outra. Mas as forças elásticas no cisalhamento surgem apenas em sólidos. Em líquidos e gases, as camadas adjacentes deslizam livremente umas sobre as outras sem o aparecimento de forças elásticas. E como não há forças elásticas, a formação de ondas transversais é impossível.

Em uma onda longitudinal, seções do meio sofrem compressão e rarefação, ou seja, mudam de volume. Forças elásticas com uma mudança de volume surgem tanto em sólidos como em líquidos e em gases. Portanto, ondas longitudinais são possíveis em corpos que estão em qualquer um desses estados.

As observações mais simples nos convencem de que a propagação das ondas mecânicas não ocorre instantaneamente. Todos viram como os círculos na água se expandem gradual e uniformemente ou como as ondas do mar correm. Aqui vemos diretamente que a propagação de vibrações de um lugar para outro leva um certo tempo. Mas para as ondas sonoras, que são invisíveis em condições normais, é fácil detectar a mesma coisa. Se houve um tiro ao longe, um apito de uma locomotiva, um golpe em algum objeto, então vemos primeiro esses fenômenos e só depois de algum tempo ouvimos o som. Quanto mais distante de nós a fonte sonora, maior o atraso. O intervalo de tempo entre um relâmpago e um trovão às vezes pode chegar a várias dezenas de segundos.

Por um tempo igual a um período, a onda se propaga por uma distância igual ao comprimento de onda, então sua velocidade é determinada pela fórmula:

v=λ /T ou v=λν

Tarefa: o pescador notou que em 10 segundos a boia faz 20 oscilações nas ondas, e a distância entre as cristas das ondas adjacentes é de 1,2 m. Qual é a velocidade de propagação das ondas?

Dado: Solução:

λ=1,2 m T=t/N v=λN/t

v-? v=1,2*20/10=2,4 m/s

Agora de volta aos tipos de ondas. Longitudinais, transversais... E que outras ondas existem?

Vamos assistir a um clipe de filme

Ondas esféricas (circulares)

Ondas planas (lineares)

A propagação de uma onda mecânica, que é uma transferência sucessiva de movimento de uma seção do meio para outra, significa, assim, a transferência de energia. Esta energia é entregue pela fonte de onda quando põe em movimento a camada do meio adjacente a ela. Desta camada, a energia é transferida para a próxima camada e assim por diante. Quando uma onda encontra vários corpos, a energia que ela carrega pode produzir trabalho ou ser convertida em outras formas de energia.

Ondas explosivas nos dão um exemplo vívido de tal transferência de energia sem transferência de matéria. A distâncias de muitas dezenas de metros do local da explosão, onde não chegam nem fragmentos nem fluxo de ar quente, a onda de choque derruba vidros, quebra paredes etc., ou seja, produz muito trabalho mecânico. Podemos observar esses fenômenos na TV, por exemplo, em filmes de guerra.

A transferência de energia por uma onda é uma das propriedades das ondas. Que outras propriedades são inerentes às ondas?

reflexão

refração

interferência

difração

Mas falaremos sobre tudo isso na próxima lição. E agora vamos tentar repetir tudo o que aprendemos sobre ondas nesta lição.

Perguntas à turma + demonstração de uma apresentação sobre este tema

E agora vamos verificar o quão bem você aprendeu o material da lição de hoje com a ajuda de um pequeno teste.

O objetivo da lição: formar ideias sobre o processo de propagação das ondas mecânicas; digite as características físicas das ondas: comprimento, velocidade.

Durante as aulas

Verificando a lição de casa por pesquisa frontal

1. Como as ondas são formadas? O que é uma onda?

2. Que ondas são chamadas de transversais? Dar exemplos.

3. Que ondas são chamadas de longitudinais? Dar exemplos.

4. Como o movimento das ondas está relacionado à transferência de energia?

Aprendendo novos materiais

1. Considere como uma onda transversal se propaga ao longo de uma corda de borracha.

2. Vamos dividir o cordão em seções, cada uma com sua própria massa e elasticidade. Quando a deformação começa, a força elástica pode ser detectada em qualquer seção do cordão.

A força elástica tende para a posição inicial da corda. Mas como cada seção tem inércia, as oscilações não param na posição de equilíbrio, mas continuam a se mover até que as forças elásticas parem essa seção.

Na figura, vemos as posições das bolas em determinados pontos no tempo, que estão separadas umas das outras por um quarto do período de oscilação. Os vetores das velocidades de movimento das seções, nos pontos correspondentes no tempo, são mostrados por setas

3. Em vez de um cordão de borracha, você pode pegar uma corrente de bolas de metal suspensas em fios. Nesse modelo, as propriedades elásticas e inerciais são separadas: a massa está concentrada nas bolas e a elasticidade nas molas. P

4. A figura mostra ondas longitudinais se propagando no espaço na forma de condensação e rarefação de partículas.

5. O comprimento de onda e sua velocidade são as características físicas do processo de onda.

Em um período, a onda se propaga por uma distância, que denotaremos - λ é o comprimento de onda.

A distância entre 2 pontos mais próximos um do outro, oscilando nas mesmas fases, é chamada de comprimento de onda.

6. A velocidade de uma onda é igual ao produto do comprimento de onda pela frequência das oscilações.

7. V = λ/T; uma vez que Т= 1/ν, então V=λ ν

8. A periodicidade de dois tipos pode ser observada quando uma onda se propaga ao longo de um filamento.

Em primeiro lugar, cada partícula no cordão faz vibrações. Se as oscilações são harmônicas, então a frequência e a amplitude são as mesmas em todos os pontos e as oscilações diferem apenas nas fases.

Em segundo lugar, a forma de onda é repetida através de segmentos cujo comprimento é igual a - λ.

A figura mostra o perfil da onda em um determinado momento. Com o passar do tempo, toda essa imagem se move a uma velocidade V da esquerda para a direita. Após um tempo Δt, a onda terá a forma mostrada na mesma figura. A fórmula V= λ·ν é válida para ondas longitudinais e transversais.

Consolidação do material estudado

Problema nº 435

Dado: V= λ/T; T= λ/V T= 3/6 = 0,5 s

Ondas mecânicas (ou elásticas) são chamadas de perturbações mecânicas (deformações) que se propagam em um meio elástico. Corpos que, agindo sobre um meio elástico, causam essas perturbações, são chamados de fontes de ondas elásticas.
O meio é chamado de elástico, e as deformações causadas por influências externas são chamadas de deformações elásticas se desaparecerem completamente após o término dessas influências. Em deformações suficientemente pequenas, todos os corpos sólidos podem ser considerados praticamente elásticos.
O gás tem elasticidade volumétrica, ou seja, a capacidade de resistir a uma mudança em seu volume.
De acordo com a lei de Hooke para deformação volumétrica
, Onde
– mudança na pressão do gás com uma pequena mudança em seu volume;
é o módulo de elasticidade volumétrico do gás.
Para um gás ideal, o valor depende do tipo de processo termodinâmico. Com uma mudança muito lenta no volume de gás, o processo pode ser considerado isotérmico, e com uma mudança muito rápida, pode ser considerado adiabático.
No primeiro caso pV = const e após a diferenciação obtemos.
No segundo caso pV γ = const e

Líquidos e gases têm apenas elasticidade volumétrica.

Os sólidos, além da elasticidade do volume, possuem elasticidade de forma, que se manifesta em sua resistência à deformação por cisalhamento.

Ao contrário de outros tipos de movimento mecânico de um meio (por exemplo, seu fluxo), a propagação de ondas elásticas em um meio não está associada à transferência de matéria.

Uma onda elástica é chamada longitudinal se as partículas do meio oscilam na direção de propagação da onda. As ondas longitudinais estão associadas à deformação volumétrica do meio e, portanto, podem se propagar em qualquer meio - sólido, líquido e gasoso. Um exemplo de tais ondas são as ondas sonoras (acústicas).
Som audível - 16 Hz< ν < 20 кГц
Infrassom - ν<16 Гц
Ultrassom – ν > 20 kHz
Hiperssom – ν >1 GHz.
Uma onda elástica é chamada de onda transversal se as partículas do meio oscilam, permanecendo em planos perpendiculares à direção de propagação da onda. As ondas transversais estão associadas à deformação por cisalhamento de um meio elástico e, portanto, só podem se propagar em sólidos. Por exemplo, ondas se propagando ao longo das cordas de instrumentos musicais.
Ondas de superfície são ondas que se propagam ao longo da superfície livre de um líquido (ou na interface entre dois líquidos imiscíveis).
A equação de uma onda elástica é a dependência das coordenadas e do tempo de grandezas escalares ou vetoriais que caracterizam as oscilações do meio durante a passagem da onda considerada nele.
Para ondas em um corpo sólido, tal quantidade pode ser o vetor de deslocamento de uma partícula do meio a partir da posição de equilíbrio ou suas três projeções nos eixos coordenados. Em um gás ou líquido, geralmente é usada a sobrepressão de um meio oscilante.
Uma linha, a tangente à qual em cada um de seus pontos coincide com a direção de propagação da onda, ou seja, com a direção da transferência de energia por uma onda é chamado de feixe. Em um meio homogêneo, os raios têm a forma de linhas retas.
Uma onda elástica é chamada de harmônica se as oscilações das partículas correspondentes a ela forem harmônicas. A frequência dessas oscilações é chamada de frequência de onda.
A superfície de onda ou frente de onda é o lugar geométrico dos pontos em que a fase das oscilações tem o mesmo valor. Em um meio isotrópico homogêneo, as superfícies das ondas são ortogonais aos raios.
Uma onda é chamada plana se suas superfícies de onda são um conjunto de planos paralelos entre si.
Em uma onda plana que se propaga ao longo do eixo OX, todas as grandezas ξ que caracterizam o movimento oscilatório do meio dependem apenas do tempo te da coordenada x do ponto M do meio. Se não houver absorção de ondas no meio, as oscilações em TM diferem das oscilações na origem O, ocorrendo de acordo com a lei, apenas porque são deslocadas no tempo por x/υ, onde υ é a velocidade de fase do aceno.
A velocidade de fase de uma onda é a velocidade de movimento no espaço de pontos da superfície correspondente a qualquer valor fixo da fase.
Para ondas de cisalhamento
a) ao longo de uma corda esticada, onde
F é a força de tensão da corda;
ρ é a densidade do material da corda;
S é a área da seção transversal da corda.

B) em um sólido isotrópico, onde
G é o módulo de cisalhamento do meio;
ρ é a densidade do meio.

Para ondas longitudinais
a) em uma haste fina, onde
Е – módulo de Young do material da haste;
ρ é a densidade do material da haste.

B) em líquido e gás, onde
χ é o módulo de elasticidade volumétrico do meio;
ρ é a densidade do meio não perturbado.

B) em um gás ideal, onde
γ é o índice adiabático do gás;
M é a massa molar do gás;
T é a temperatura do gás.

Para uma onda harmônica plana se propagando em um meio não absorvente ao longo da direção positiva do eixo OX, a equação de onda elástica tem a forma
ou

A distância λ \u003d υ.T, sobre a qual uma onda harmônica se propaga em um tempo igual ao período de oscilação, é chamada de comprimento de onda (a distância entre os dois pontos mais próximos do meio em que a diferença de fase das oscilações é 2π.
Outra característica de uma onda harmônica é o número de onda k, que mostra quantos comprimentos de onda cabem em um segmento de comprimento 2π:
, então

.
Um vetor de onda é um vetor cujo módulo é igual ao número de onda k e direcionado ao longo do feixe no ponto considerado M do meio.
Para uma onda plana se propagando ao longo de ОХ, portanto, onde é o vetor raio t.M.
Por isso
.

A equação de onda também pode ser escrita usando a fórmula de Euler para números complexos, em uma forma exponencial que é conveniente para a diferenciação
, Onde.
Apenas a parte real da quantidade complexa tem significado físico, ou seja, . Usando para encontrar qualquer característica da onda, após realizar todas as operações matemáticas, é necessário descartar a parte imaginária da expressão complexa resultante.

Uma onda é chamada de esférica se suas superfícies de onda se parecem com esferas concêntricas. O centro dessas esferas é chamado de centro da onda.
Equação de onda esférica divergente
, Onde
r é a distância do centro da onda ao t.M.
Para uma onda esférica harmônica
e,

Onde A(r) é a amplitude da onda; φо é a fase inicial das oscilações no centro da onda.
Fontes reais de ondas podem ser consideradas pontuais (fontes de ondas esféricas) se a distância r da fonte de oscilações aos pontos considerados do meio for muito maior que o tamanho da fonte.
Se r for muito grande, então quaisquer pequenas seções das superfícies da onda podem ser consideradas planas.

Em um meio homogêneo, isotrópico e não absorvente, ondas planas e esféricas são descritas por uma equação diferencial parcial, que é chamada de equação de onda.
, Onde
é o operador de Laplace ou Laplaciano.