城市道路交叉口设计doc.pptx

机械波机械波：机械振动在连续介质的传播过程。机械振动在连续介质的传播过程。1、机械波的产生条件、机械波的产生条件(1)(1)波源波源:作机械振动的物体作机械振动的物体作机械振动的物体作机械振动的物体(2)(2)弹性介质弹性介质(连续介质连续介质连续介质连续介质)弹性波：波动中使介质各部分振动的恢复力是弹性力。弹性波：波动中使介质各部分振动的恢复力是弹性力。弹性波：波动中使介质各部分振动的恢复力是弹性力。弹性波：波动中使介质各部分振动的恢复力是弹性力。声波声波声波声波电磁波电磁波：电磁振动在真空或介质中的传播。：电磁振动在真空或介质中的传播。物质波物质波：微观粒子以至任何物质都具有的波动性。：微观粒子以至任何物质都具有的波动性。&波动（或行波波动（或行波波动（或行波波动（或行波)是是是是振动状态振动状态振动状态振动状态的传播、是的传播、是的传播、是的传播、是能量能量能量能量的传播；而不是的传播；而不是的传播；而不是的传播；而不是质点的传播。质点的传播。质点的传播。质点的传播。&若振源作简谐振动，机械波为简谐波。若振源作简谐振动，机械波为简谐波。若振源作简谐振动，机械波为简谐波。若振源作简谐振动，机械波为简谐波。6.1 6.1 机械波的形成和传播机械波的形成和传播6.1 6.1 机械波的形成和传播机械波的形成和传播2、横波和纵波、横波和纵波横波横波：振动方向与传播方向垂直。振动方向与传播方向垂直。纵波纵波：振动方向与传播方向平行。振动方向与传播方向平行。当横波在介质中传播时，介质中层与层之间将发生当横波在介质中传播时，介质中层与层之间将发生当横波在介质中传播时，介质中层与层之间将发生当横波在介质中传播时，介质中层与层之间将发生相对位错，产生相对位错，产生相对位错，产生相对位错，产生切变切变切变切变。只有固体能承受切变，因此横波。只有固体能承受切变，因此横波。只有固体能承受切变，因此横波。只有固体能承受切变，因此横波只能在固体中传播。只能在固体中传播。只能在固体中传播。只能在固体中传播。波峰与波谷波峰与波谷波峰与波谷波峰与波谷 当纵波在介质中传播时，引起介质产生当纵波在介质中传播时，引起介质产生当纵波在介质中传播时，引起介质产生当纵波在介质中传播时，引起介质产生容变容变容变容变。固、。固、。固、。固、液、气体都能承受切变，因此纵波能在物质中传播。液、气体都能承受切变，因此纵波能在物质中传播。液、气体都能承受切变，因此纵波能在物质中传播。液、气体都能承受切变，因此纵波能在物质中传播。稠密与稀疏稠密与稀疏稠密与稀疏稠密与稀疏 在液面因存在表面张力，故能承受切变。在液面因存在表面张力，故能承受切变。在液面因存在表面张力，故能承受切变。在液面因存在表面张力，故能承受切变。液面液面液面液面波波波波是纵波和横波的合成波。组成液体微元在平衡位置附是纵波和横波的合成波。组成液体微元在平衡位置附是纵波和横波的合成波。组成液体微元在平衡位置附是纵波和横波的合成波。组成液体微元在平衡位置附近做椭圆运动。近做椭圆运动。近做椭圆运动。近做椭圆运动。液面波液面波：3、波线、波面、波前、波线、波面、波前波场波场波场波场：波传播到的空间。：波传播到的空间。：波传播到的空间。：波传播到的空间。波线波线波线波线：波面波面波面波面：波前波前波前波前：1 1、按、按、按、按波面的形状波面的形状波面的形状波面的形状，波可分为，波可分为，波可分为，波可分为平面波平面波平面波平面波、球面波球面波球面波球面波、柱面波柱面波柱面波柱面波。2 2、在各向同性介质中，波线恒与波面垂直。、在各向同性介质中，波线恒与波面垂直。、在各向同性介质中，波线恒与波面垂直。、在各向同性介质中，波线恒与波面垂直。3 3、任何时刻只有一个波前。、任何时刻只有一个波前。、任何时刻只有一个波前。、任何时刻只有一个波前。注：注：6.1 6.1 机械波的形成和传播机械波的形成和传播在波场中，代表波的传播方向的射线在波场中，代表波的传播方向的射线在波场中，代表波的传播方向的射线在波场中，代表波的传播方向的射线(波射线波射线波射线波射线)。波场中同一时刻振动位相相同的点的轨迹。波场中同一时刻振动位相相同的点的轨迹。波场中同一时刻振动位相相同的点的轨迹。波场中同一时刻振动位相相同的点的轨迹。某一时刻，波源最初的振动状态传到的波面某一时刻，波源最初的振动状态传到的波面某一时刻，波源最初的振动状态传到的波面某一时刻，波源最初的振动状态传到的波面(波阵面波阵面波阵面波阵面)。4、描述波动的几个物理量、描述波动的几个物理量_波速波速波速波速、频率周期、波长、频率周期、波长、频率周期、波长、频率周期、波长6.1 6.1 机械波的形成和传播机械波的形成和传播（1 1）波速波速波速波速u u：振动状态在单位时间内传播的距离，又振动状态在单位时间内传播的距离，又振动状态在单位时间内传播的距离，又振动状态在单位时间内传播的距离，又称为相速称为相速称为相速称为相速。固体介质固体介质流体介质流体介质横波速度纵波速度（细棒）纵波速度注：其中G、E、B、分别介质的切变弹性模量、杨氏模量、容变弹性模量、密度。对于机械波，波速由介质的性质决定。对于机械波，波速由介质的性质决定。对于机械波，波速由介质的性质决定。对于机械波，波速由介质的性质决定。6.1 6.1 机械波的形成和传播机械波的形成和传播 弦中波速弦中波速横波速度横波速度横波速度横波速度注：其中注：其中注：其中注：其中T T、分别弦中张力、弦的线密度。分别弦中张力、弦的线密度。分别弦中张力、弦的线密度。分别弦中张力、弦的线密度。理想气体中的波速理想气体中的波速理想气体中的波速理想气体中的波速声波速度声波速度声波速度声波速度注：其中注：其中注：其中注：其中 、p p、T T、R R、MM分别为气体摩尔热容比、密分别为气体摩尔热容比、密分别为气体摩尔热容比、密分别为气体摩尔热容比、密度、压强、温度、普适恒量、摩尔质量。度、压强、温度、普适恒量、摩尔质量。度、压强、温度、普适恒量、摩尔质量。度、压强、温度、普适恒量、摩尔质量。4、描述波动的几个物理量、描述波动的几个物理量_波速波速波速波速、频率周期、波长、频率周期、波长、频率周期、波长、频率周期、波长6.1 6.1 机械波的形成和传播机械波的形成和传播（2 2）波动频率波动频率波动频率波动频率v v和周期和周期和周期和周期T T4、描述波动的几个物理量、描述波动的几个物理量_波速、波速、波速、波速、频率周期频率周期频率周期频率周期、波长、波长、波长、波长周期周期周期周期T T：一个完成波形通过介质中某一固定点所需的时间。：一个完成波形通过介质中某一固定点所需的时间。：一个完成波形通过介质中某一固定点所需的时间。：一个完成波形通过介质中某一固定点所需的时间。频率频率频率频率v v：单位时间内通过介质中某固定点完整波的数目。：单位时间内通过介质中某固定点完整波的数目。：单位时间内通过介质中某固定点完整波的数目。：单位时间内通过介质中某固定点完整波的数目。由于波源每完成一次全振动，就有一个完成的波形发送出去由于波源每完成一次全振动，就有一个完成的波形发送出去由于波源每完成一次全振动，就有一个完成的波形发送出去由于波源每完成一次全振动，就有一个完成的波形发送出去.波动周期即为波源的振动周期，波动频率即为波源的振动波动周期即为波源的振动周期，波动频率即为波源的振动波动周期即为波源的振动周期，波动频率即为波源的振动波动周期即为波源的振动周期，波动频率即为波源的振动频率。频率。频率。频率。6.1 6.1 机械波的形成和传播机械波的形成和传播（3 3）波长波长波长波长 4、描述波动的几个物理量、描述波动的几个物理量_波速、频率周期、波速、频率周期、波速、频率周期、波速、频率周期、波长波长波长波长 同一时刻，沿波线上各质点的振动位相一次落后，则同一时刻，沿波线上各质点的振动位相一次落后，则同一时刻，沿波线上各质点的振动位相一次落后，则同一时刻，沿波线上各质点的振动位相一次落后，则同一波线上相邻的位相差为同一波线上相邻的位相差为同一波线上相邻的位相差为同一波线上相邻的位相差为22的两个质点之间距离为波长。的两个质点之间距离为波长。的两个质点之间距离为波长。的两个质点之间距离为波长。波長反映空間周期性波長反映空間周期性波長反映空間周期性波長反映空間周期性。平面波平面波平面波平面波球面波球面波球面波球面波 球面波球面波稠密稠密稀疏稀疏波峰波峰波谷波谷6.1 6.1 机械波的形成和传播机械波的形成和传播_ _物体的弹性形变物体的弹性形变1、长变、长变杨氏模量杨氏模量杨氏模量杨氏模量llSF定义定义：应力（协强）=应变（协变）=胡克定律胡克定律：在弹性限度内有杨氏模量杨氏模量杨氏模量杨氏模量:6.1 6.1 机械波的形成和传播机械波的形成和传播_ _物体的弹性形变物体的弹性形变2、切变、切变切变弹性模量切变弹性模量切变弹性模量切变弹性模量定义定义：切变应力(协强)=切变应变(协变)胡克定律胡克定律：在弹性限度内有切变弹性模量切变弹性模量切变弹性模量切变弹性模量:FF5.1 5.1 机械波的形成和传播机械波的形成和传播_ _物体的弹性形变物体的弹性形变3、容变、容变容变弹性模量容变弹性模量容变弹性模量容变弹性模量容变弹性模量容变弹性模量容变弹性模量容变弹性模量:pppp 当物体受到的压强由p变为p+p，相应的体积由V变为V+V。容变的应变容变的应变=在弹性限度内有6.1 6.1 机械波的形成和传播机械波的形成和传播