Колебательные и волновые процессы. Исаков А.Я., Исакова В.В.

Колебательные и волновые процессы. Исаков А.Я., Исакова В.В.

Руководство по самостоятельной работе.

Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2008. — 328 с.

Физика в современном мире обоснованно рассматривается как одна из основных фундаментальных наук, определяющих кругозор и мировоззрение современного специалиста. Знание физические законов и умение их использовать учёными и инженерами в своей профессиональной деятельности определяет научно-технический потенциал цивилизации. Всего что успела достичь земная цивилизация в большей или меньшей степени связано с успехами физики и её многочисленных дочерних дисциплин. Это очевидно и не требует дополнительного обсуждения.

Изучение физики не может протекать успешно без активного сотрудничества в образовательном процессе главных его участников — преподавателя и студента. Знание только теоретических основ физических законов не позволяет созидательно их использовать при освоении общеинженерных и специальных дисциплин. Законы мироздания приобретают силу и смысл только при умении их использовать для решения конкретных задач. Наряду с несомненной теоретической значимостью физика сильна своими приложениями. Научить студента применять физические законы можно только в том случае, если он станет активно пытаться при посредничестве преподавателя самостоятельно решать задачи физического содержания.

Эта книга о самом распространённом в природе и технике движении — колебаниях и волнах, которые можно обнаружить в широком спектре физических, химических, астрономических, биологических и даже социальных явлений. Материал пособия построен таким образом, что теоретические положения колебательных и волновых движений в большинстве своём сопровождаются многочисленными задачами с подробными решениями, разбирая которые, можно самостоятельно научиться применять теоретические знания. Пособие предназначено, прежде всего, студентам заочной формы образования, которые вынуждены многое в физике постигать самостоятельно. Вместе с тем книга может быть полезна и студентам очной формы образования при выполнении индивидуальных заданий, подготовке к тестированию при проверке остаточных знаний.

  • Оглавление
  • Введение в теорию колебаний и волн 5
  • 1. Собственные колебания без потерь
  • 1.1. Горизонтальные колебания массы, соединённой с пружиной 17
  • 1.2. Уравнение свободных колебаний в обобщённых координатах 20
  • 1.3. Крутильные колебания 25
  • 1.4. Математический маятник 26
  • 1.5. Физический маятник 27
  • 1.6. Собственные колебания массы с двумя пружинами 28
  • 1.7. Вертикальные колебания массы с двумя пружинами 29
  • 1.8. Вертикальные колебания массы напружине 30
  • 1.9. Колебания жидкости в U-образной трубке 31
  • 1.10. Электрический колебательный контур 31
  • 1.11. Колебания систем с непрерывно распределёнными накопителями энергии 33
  • 1.12. Нелинейная зависимость восстанавливающей силы 34
  • 11.3. Примеры вычисления параметров собственных колебаний без потерь 37
  • 2. Собственные колебания с затуханием
  • 2.1. Рациональный выбор приближённой схемы реальных систем 67
  • 2.2. Системы с сопротивлением, пропорциональным скорости 68
  • 2.3. Системы с постоянной силой сопротивления 73
  • 2.4. Примеры колебаний с затуханием 75
  • 3. Вынужденные колебания
  • 3.1. Действие внешней гармонической силы 82
  • 3.2. Уравнение вынужденных колебаний в обобщённых координатах 85
  • 3.3. Кинематическое возбуждение колебаний 87
  • 3.4. Примеры вынужденных колебаний 75
  • 4. Автоколебания
  • 4.1. Вводные замечания 102
  • 4.2. Баланс энергии и фазовый портрет автоколебаний 106
  • 4.3. Колебания пластинки в воздушном потоке 107
  • 4.4. Часы ПО
  • 4.5. Автоколебания в гидравлических системах 112
  • 4.6. Автоколебания в трубах 112
  • 4.7. Автоколебания, связанные с образованием вихрей 115
  • 4.8. Флаттер 116
  • 4.9. Срывной флаттер 121
  • 5. Параметрические колебания
  • 5.1. Введение 123
  • 5.2. Колебания вблизи равновесного положения 125
  • 5.3. Колебания в окрестностях стационарного режима 126
  • 5.4. Примеры анализа устойчивости колебательных систем 129
  • 5.5. Случайные колебания 132
  • 6. Суммирование колебаний
  • 6.1. Вводные замечания 133
  • 6.2. Два однонаправленных колебания одинаковой частоты 133
  • 6.3. Произвольное число слагаемых колебаний 135
  • 6.4. Колебания с разными частотами 136
  • 6.5. Суммирование взаимно перпендикулярных колебаний 141
  • 7. Упругие волны
  • 7.1. Предварительные замечания 143
  • 7.2. Образование и распространение волн в упругой среде 144
  • 7.3. Уравнение плоской бегущей волны 146
  • 7.4. Волновое уравнение 148
  • 7.5. Волна, распространяющаяся в произвольном направлении 149
  • 7.6. Скорость упругих волн 150
  • 7.7. Энергия волнового движения 157
  • 8. Несинусоидальные волны
  • 8.1. Спектры и анализ несинусоидальных волн 160
  • 8.2 Дисперсионное уравнение. Групповая скорость 165
  • 9. Явление интерференции волн
  • 9.1. Принцип Гюйгенса 170
  • 9.2. Интерференция волн 171
  • 9.3. Стоячие волны 174
  • 9.4. Особенности движения струны 175
  • 9.5. Волновое сопротивление и проводимость 181
  • 10. Упругие волны акустического диапазона
  • 10.1. Основные положения и определения 183
  • 10.2. Энергия и мощность звуковых волн 188
  • 10.3. Поглощение акустической энергии в средах 193
  • 10.4. Отражение от границ раздела сред 195
  • 10.5. Акустическое поле 197
  • 11. Элементы физиологической акустики
  • 11.1. Ухо как приёмник акустической информации 199
  • 11.2.Интенсивность источников. Порог слышимости 203
  • 12. Шумы
  • 12.1. Шумы транспортных средств 205
  • 13. Волны на поверхности жидкости
  • 13.1. Гравитационно-капиллярные волны 214
  • 13.2. Ветровые волны 217
  • 13.3. Корабельные волны 219
  • 13.4. Элементы теории приливных волн 221
  • 13.5. Некоторые особенности волн цунами 223
  • 14. Волновые явления и эффекты
  • 14.1. Явление дифракции 227
  • 14.2. Эффект Доплера 230
  • 14.3. Звуковой удар 232
  • 15. Эхолокация
  • 15.1. Вводные замечания 281
  • 15.2. Воздушная эхолокация 236
  • 15.3. Эхолокация в воде 239
  • 16. Примеры расчёта акустических полей
  • 16.1. Волны в упругой среде 246
  • 16.2. Скорость акустических волн 252
  • 16.3. Суперпозиция упругих волн 260
  • 16.4. Эффект Доплера 265
  • 16.5. Акустика 269
  • 17. Электромагнитные колебания
  • 17.1. Вводные замечания 281
  • 17.2. Вынужденные электрические колебания 285
  • 17.3. Цепи переменного тока 288
  • 18. Электромагнитные волны
  • 18.1. Электродинамика Максвелла - Герца- Хевисайда 289
  • 18.2. Волновое уравнение электромагнитных волн 299
  • 18.3. Энергия электромагнитных волн 303
  • 18.4. Излучение электромагнитных волн 306
  • 18.5. Примеры расчёта электромагнитных колебаний 311
  • Литература 327

Файл был удален по просьбе правообладателя.