На головну

КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ 2 сторінка

  1. 1 сторінка
  2. 1 сторінка
  3. 1 сторінка
  4. 1 сторінка
  5. 1 сторінка
  6. 1 сторінка
  7. 1 сторінка

Другий етап революции в природознавстві почався в середині 20-х років XX століття в зв'язку зі створенням квантової механіки і поєднанням її з теорією відносності в загальну квантово-релятивістську концепцію. Відбувається подальший бурхливий розвиток природознавства і в зв'язку з цим триває корінна ломка старих понять, головним чином тих, які пов'язані зі старою класичною картиною світу.

початком третього етапу було оволодіння атомною енергією в результаті відкриття ділення ядра (1939) і наступних досліджень (1940-1945), з якими пов'язане зародження електронно-обчислювальних машин і кібернетики. Повний розвиток він отримав в середині XX століття. Його особливістю є те, що поряд з фізикою тепер лідирує в природознавстві ціла група галузей природознавства: біологія (особливо генетика, молекулярна біологія), хімія (особливо макрохімія, хімія полімерів), а також науки, суміжні з природознавством - космонавтика, кібернетика. Якщо на початку XX століття фізичні відкриття розвивалися самостійно, то з середини XX століття революція в природознавстві органічно злилася з революцією в техніці, привівши до сучасної науково-технічної революції. Наука сьогодні набула індустріальний характер; росте кількість людей, зайнятих в науковій сфері, в розвинених країнах до 10% бюджетних коштів витрачається на наукові дослідження, в тому числі фундаментальні.

Між першим і другим етапами в наведеній класифікації є розрив майже в півтора тисячоліття. Його можна виділити в окремий етап - епоху застою в розвитку науки, пов'язаного головним чином з гальмуючим наукові дослідження впливом церкви. Але і в цей час, хоча і повільно, йшло накопичення нових фактів, які підготували перехід до "революції Коперника", що дала початок класичного періоду.

висновки

§ Наука - це система, що самоорганізується знань, що має власні принципи, обмеження, структуру і закони розвитку. Основою будь-якого знання є знання про природу.

§ Процес наукового пізнання має методичний характер. Загально методи (індукція, дедукція, аналіз, синтез і інші) розширюють наші можливості, надають науці динамічний характер.

§ В ході свого історичного розвитку наука пройшла кілька етапів, в основі кожного з яких лежала певна картина світу. Зміна картини світу означає наукову революцію, різку ломку світогляду вчених.

§ Першої експериментальної наукою, широко використовує математичний апарат, стала класична механіка матеріальної точки. Вона дала початок класичного етапу розвитку природознавства. Її висновки і сьогодні мають величезне практичне значення.

§ Сучасний період характеризується науково-технічною революцією і переглядом багатьох класичних концепцій, які тепер втратили свій фундаментальний характер і перейшли в розряд феноменологических.

Теми 3,4. Основні концепції класичної фізики

Вступ

Досягнення механіки в XVII столітті поклали початок систематичному вивченню природи, сприяли вдосконаленню методології природознавства, поставили його на експериментальну основу. Механіка лягла в основу класичної картини світу, а в XVII столітті навіть поєднувала в собі функції і фізичної, і природничо-наукової, і загальнонаукової картини світу. Лише в кінці XVIII століття, з виділенням спеціальних наук, з'являються спеціальні картини світу. Але до сьогоднішнього дня буденна свідомість більшості нефахівців сприймає концепції механічної картини світу як світоглядний постулат - адже ці концепції добре узгоджуються з нашим повсякденним досвідом.

Фундаментальними абстракціями механіки є поняття матеріальної точки, сили і системи відліку.

1. Проблема руху і постулати класичної механіки

Проблема руху - найважливіша в фізиці. "Незнання руху тягне за собою незнання природи", - писав Аристотель в своїй праці, названому "Фізика". Значення цієї проблеми підкреслював і Ньютон: "Усі труднощі природознавства ... полягає в тому, щоб по явищах руху розпізнати сили природи, а потім по цих силах пояснити інші явища".

У широкому розумінні поняття рух використовується для позначення будь-яких змін, що відбуваються з об'єктом або системою об'єктів з плином часу. Різних рівнів організації матерії відповідають свої характерні форми руху - соціальні, біологічні, хімічні, фізичні і т.д. Вищі форми руху включають в себе більш прості і можуть бути зведені до їх совокупностям. Наприклад, передача збудження між нервовими клітинами організму являє собою імпульси струмів і напруг, що поширюються по нейронам, а останні обумовлені рухом іонів Na+ и К+. Найпростішою формою є механічний рух, представляє собою процес переміщення об'єктів в просторі.

З часів Аристотеля вважалося, що рух (тобто переміщення) неможливо без зовнішнього впливу або якоїсь внутрішньої причини (цілі), оскільки без причини тіло не може змінити свій стан. Таким чином, під станом тіла розуміли його положення в просторі, а природним станом тіла вважали спокій.

Провівши велику кількість експериментів, італійський вчений Г. Галілей сформулював кілька постулатів, які суперечили загальноприйнятому в той час думку.

§ Принцип інерції: при відсутності взаємодії тіла перебувають в стані рівномірного прямолінійного руху, що включає спокій як окремий випадок.

Зауважимо, що для того, щоб зробити такий висновок, Галілею довелося абстрагуватися від сили тертя, яка зазвичай гальмує інерційний рух тіла. Під інерцією будемо розуміти здатність тіло зберігати свій стан спокою або рівномірного прямолінійного руху.

§ Принцип незалежності прискорення вільного падіння від маси: прискорення вільно падаючих на землю тіл не залежить від їх маси і одно 9,8 м / с2.

За часів Галілея не існувало поняття "вакуум" і було неможливо провести відомий нині кожному школяреві досвід з падінням пір'їнки і дробинки в трубці, з якої відкачано повітря. Тому для підтвердження цього висновку Галілей проводив досліди з похилими площинами, використовуючи різні способи для зменшення тертя скачується вантажу.

§ Принцип відносності: ніяким механічним досвідом у замкнутої (тобто не сполученої з зовнішнім світом) системі відліку неможливо встановити, покоїться вона або рівномірно і прямолінійно рухається.

Іншими словами, хід механічних явищ всередині системи не залежить від того, з якою швидкістю вона рухається. Сам Галілей як приклад наводив рівномірно пливе корабель, в трюмі якого котиться візок. Для спостерігача на березі швидкість візки складається з швидкості корабля і швидкості візка всередині корабля. Але всередині трюму і візок, і пасажири не відчувають руху корабля (поки не визирнуть назовні).

І. Ньютон розвинув ідеї Галілея, заклавши основи математичного природознавства. Сформульовані Ньютоном три закони руху в принципі дозволяють вирішити основне завдання механіки, тобто по відомим початкового стану і швидкості тіла визначити його положення і швидкість в довільний момент часу. Вони склали основу класичної механіки. В подальшому динаміка Ньютона інтенсивно поглиблювалася, розроблялася і вдосконалювалася, зокрема, Ейлером і Лагранжем.

У викладених нижче формулюваннях законів Ньютона сутність механічних процесів характеризується такими абстракціями як матеріальна точка, сила, інерціальна система відліку (Тобто система, що рухається рівномірно і прямолінійно). Під терміном "тіло" розуміється ще одна абстракція - абсолютно тверде тіло як система матеріальних точок.

перший закон постулює існування інерційних систем відліку, тобто стверджує, що системи, в яких виконується принцип інерції, існують. Це не тривіальне висловлювання: адже щодо систем відліку, які самі рухаються з прискоренням, навіть ні з чим не взаємодіють тіла будуть рухатися прискорено. Всі закони механіки сформульовані саме для інерційних систем відліку.

другий закон стверджує, що в інерційних системах прискорення тіла a пропорційно прикладеною силі F - фізичної величиною, яка є кількісною мірою взаємодії [5]:

a = F / m.

Таким чином, Ньютон пов'язує зовнішній вплив на тіло не зі швидкістю, а з зміною швидкості. Це особливо помітно у власній формулюванні Ньютона, яка дещо відрізняється від наведеної вище: зміна кількості руху [6] тіла за одиницю часу одно що діє на нього силі і відбувається в напрямку цієї сили.

коефіцієнт пропорційності m між силою і прискоренням називають масою тіла. Під дією однакових сил тіла з більшою масою набувають менші прискорення. Масивні тіла при взаємодії у меншій мірі змінюють свої швидкості, "прагнучи зберегти природний рух за інерцією". Іноді кажуть, що маса є мірою інертності тіл.

До класичних властивостям маси [7] слід віднести: 1) її позитивність (тіла набувають прискорення в напрямку прикладених сил), 2) адитивність (маса тіла дорівнює сумі мас його елементів), 3) незалежність маси від характеру руху (наприклад, від швидкості) .

третій закон стверджує, що в процесі взаємодії обидва об'єкти зазнають дії сил, причому ці сили рівні за величиною і протилежно спрямовані.

Закони Ньютона дозволяють за відомими в певний момент часу параметрами матеріальної точки (координаті, швидкості і діє на цю точку силі) однозначно визначити її параметри в будь-який інший момент часу. На цій підставі Лаплас зробив висновок про принципову можливість розрахунку положення всіх тіл реального світу в будь-який момент часу, що означало можливість однозначного передбачена майбутнього (хоча б в принципі) і повну детермінованість (Зумовленість) нашого світу. На цьому прикладі добре видно, як фундаментальна фізична теорія формує світогляд людей, їх картину світу - в даному випадку помилково констатуючи фатальну неминучість майбутніх подій. Як з'ясувалося пізніше, помилка тут в тому, що атоми або елементарні частинки насправді діє не для класичного закону руху, а рівнянням квантової механіки, що дозволяє визначити тільки ймовірність знаходження частинки в заданій точці, але принципово не дає можливості розрахувати траєкторії руху для наступних моментів часу.

Закон всесвітнього тяготіння не входить в трійку основних законів механіки, але, як і вони, відноситься до фундаментальних законів класичного природознавства. Він дає вираз для гравітаційної сили, що виникає при взаємодії двох матеріальних точок з масами m1 и m2, розташованих на відстані r:. Це так званий закон зворотних квадратів:

F= er? g ? m1? m 2/ r2

тут er - Одиничний вектор, спрямований від тіла з масою m1 до тіла з масою m2, а g - Постійна всесвітнього тяжіння. Важливою властивістю закону гравітації є збереження його математичної форми в разі гравітаційної взаємодії неточечних тел в разі сферически-симетричного розподілу їх мас за обсягом. Цікаво, що маси m, Що входять в останній вираз і звані гравітаційними масами, в класичній механіці не має нічого спільного з інерційної масою з другого закону Ньютона: величина першої описує здатність об'єкту притягатися до іншого, а друга - його здатність зберігати незмінною свою швидкість. Точний збіг величин цих мас з точки зору класичної механіки представляється дивним збігом. Саме це "збіг" і пояснює незалежність прискорення падаючих тіл від їх маси: у скільки разів більша сила тяжіння діє на тіло, в стільки разів більше і опір цього тіла зміни швидкості під дією сили (див. Другий постулат Галілея).

Теорія гравітації Ньютона дозволила в одних термінах описати багато явищ космічного і земного масштабів, вказала причину, зумовили рух планет за законами Кеплера, правильно передбачила і пояснила особливості їх руху в більш складних випадках. Незважаючи на появу більш загальних теорій, вона і сьогодні відіграє важливу роль в космології, астрономії, космонавтиці.

2. Термодинаміка і проблема незворотності в фізиці

Великим успіхом механіки Ньютона було створення молекулярно-кінетичної теорії, Що дозволила пояснити вже відомі на той час з експерименту закони ідеального газу. Ці закони мають величезне практичне значення, оскільки описують роботу теплових машин. В основі молекулярно-кінетичної теорії лежать наступні твердження:

§ Всі тіла складаються з відносно стійких частинок (молекул і атомів).

§ Молекули знаходяться в постійному хаотичному русі.

§ Молекули взаємодіють один з одним.

Оскільки речовина складається з частинок - молекул, виникає бажання отримати опис його властивостей в результаті рішення динамічної задачі про рух всіх частинок. Для випадку, коли частинки виявляються майже вільними (наприклад, в газі), дійсно існує принципова можливість отримати правильне опис поведінки речовини, використовуючи підходи класичної фізики Ньютона. Однак реально подібна динамічна завдання не може бути вирішена через фантастично великого числа частинок, що утворюють макроскопічні порції речовини.[8] Більш плідним виявився феноменологічний підхід до створення теорії речовини, що використовується в термодинаміки. Підхід полягає у введенні нових термодинамічних характеристик, зручних для опису макроскопічних ансамблів (Маси, тиску, температури, обсягу і ентропії), і експериментальному дослідженні зв'язків між ними. Основним результатом такого підходу було формулювання рівняння стану ідеального газу і рівнянь теплового балансу, довгий час цілком задовольняли практичним потребам теплофізики. Ми тут не будемо розглядати ці рівняння, а звернемося до двох початків (основним законам) термодинаміки, що має велике філософське значення.

Молекулярно-кінетична теорія дозволила дати просте пояснення загальному закону збереження енергії, Який являє собою перший початок термодинаміки. Цей закон спочатку був сформульований в результаті узагальнення досвіду невдалих спроб створення вічного двигуна першого роду - технічного пристрою, здатного виробляти механічну роботу A більшу, ніж підведена до нього теплова (або інша) енергія ?Q. Однією з формулювань першого початку є твердження про неможливість подібного пристрою, інший - закон збереження енергії

?Q = A+ ?E,

де другий доданок в правій частині рівняння описує "непоправної втрати" частини підведеної до пристрою енергії: величина ?E (так звана внутрішня енергія) являє собою суму кінетичних енергій теплового руху всіх молекул і потенційних енергій їх взаємодії. Таким чином, частина підводиться до двигуна (або будь-який інший термодинамічної системи) енергії ?Q витрачається на її нагрівання ?E, а частина - на вчинення корисної роботи A. Зауважимо, що механічна робота A - це енергія упорядкованого руху молекул, тому при русі, наприклад, поршня парової машини все молекули поршні рухаються синхронно. Назвемо цей вид енергії вільної енергією. У той же час теплова і внутрішня енергія являють собою нижчі форми енергії, енергії хаотичного руху. Тому до першого початку термодинаміки можна дати і філософську інтерпретацію: хаос повністю упорядкувати неможливо.

Другий закон термодинаміки іноді формулюють таким чином: в замкнутій системі, що знаходиться в стані термодинамічної рівноваги, неможливо виконати роботу за рахунок теплової енергії системи. Тут явно вводиться заборона на існування вічного двигуна другого роду, який представляє собою гіпотетичне пристрій, призначене для здійснення макроскопічної роботи за рахунок енергії теплового руху речовини.

Як ми пам'ятаємо, тепловий рух молекул є хаотичним. Для виникнення переважного напрямку руху молекул газу в тепловій машині необхідна різниця тисків або температур. В однорідному ж по температурі і тиску газі мимовільне виникнення впорядкованості (скупчень молекул, їх синхронних рухів і т.п.), необхідної для здійснення корисної роботи, вкрай малоймовірно (наприклад, малоймовірно, що всі хаотично літають молекули повітря одночасно покинуть кімнату, де ви читаєте цю книжку, хоча двері і відкрита). Навпаки, випадково що виникли або штучно створені впорядкованості в ізольованій системі прагнуть розсіятися, оскільки однорідне стан системи є найбільш імовірним. Таким чином, вільна і теплова енергія нерівноправні: в ізольованій системі процеси йдуть переважно в напрямку зменшення вільної енергії і зростання теплової енергії, тобто ентропії, хаосу. Тому другий початок термодинаміки ще називають законом зростання ентропії.

Саме цей закон є причиною того, що в нашому світі існують незворотні процеси. До них належить встановлення рівноважної температури при тепловому контакті гарячих і холодних тіл, перемішування спочатку розділених газів в результаті дифузії і багато інших. Сам напрям течії часу ми пов'язуємо з необоротністю деяких явищ. У той же час із законів механіки ніякої незворотності не слід: все механічні явища оборотні в часі, тому що входить в другій закон Ньютона прискорення не змінює знак при операції звернення часу t ® -t (Нагадаємо, що прискорення - це друга похідна координати за часом). Зокрема, це, наприклад, означає, що зняте при великому збільшенні на кіноплівку зіткнення і розліт двох молекул буде виглядати на екрані цілком правдоподібно, незалежно від того, як плівка вставлена ??в проектор. Незворотність виникає саме тому, що при колосальній кількості частинок, що складають макроскопічні об'єкти, незмірно більш імовірним напрямком розвитку цих об'єктів є рух до стану термодинамічної рівноваги, Тобто до однорідності, хаосу, а не навпаки.

Наш світ можна розглядати як гігантську термодинамічну систему, що знаходиться в нерівноважному стані (енергія сконцентрована головним чином в гарячих зірках і поступово розсіюється в набагато більш холодну міжзоряний простір). Всі наявні двигуни (до яких цілком можуть бути віднесені і біологічні об'єкти) виявляються працездатними в кінцевому підсумку тільки за рахунок існування зазначеної глобальної нерівноважності. Природними є питання про причини її виникнення та перспективи, пов'язаних з прагненням глобальної системи до термодинамічної рівноваги. Якщо весь навколишній світ дійсно можна вважати замкнутою, ізольованою системою, до якої застосовні висновки класичної термодинаміки, то при досягненні рівноваги він повинен являти собою однорідний "бульйон" з постійною температурою, густиною речовини і випромінювання, в якому не буде можливим ніяке спрямоване перетворення енергії. Очікуване кінцеве рівноважний стан прийнято називати теплової смертю Всесвіту.

Все сказане, здавалося б, підтверджує висновок одного з творців термодинаміки Клаузіуса про те, що світ має епізодичний характер, т. Е. Має початок в часі і рухається до хаосу, деградує. Однак нагадаємо: термодинаміка розглядає ізольовані системи, а питання, чи є такий наш Всесвіт, є дискусійним.

3. Хвильові процеси в природі і техніці

Крім механіки матеріальної точки і термодинаміки, класичний період дав науці багато інших плідних теорій, які з успіхом використовуються і сьогодні. І, мабуть, найцікавішою з них є теорія коливань, розроблена в рамках класичної механіки суцільних середовищ. Математичний апарат теорії хвиль широко використовується для опису поширення в просторі не тільки механічних, але і електромагнітних впливів. Основні ідеї хвильової теорії затребувані і в квантовій фізиці (хвильова механіка). Звукові та сейсмічні хвилі, просторові і поверхневі хвилі в воді, світлові і радіохвилі - всі ці явища є основою для різноманітних досліджень і розробок прикладного характеру. Спектральний аналіз, акустична розвідка, радіозв'язок і радіолокація, сейсмічне зондування, інтроскопія (техніка спостереження через непрозорі середовища) і багато інших як більш, так і менш екзотичні технології, що використовуються в криміналістиці, розшукової діяльності, спеціальної техніки та техніки загального призначення, засновані на використанні властивостей хвильових процесів.

Зі сказаного ясно, що хвильові процеси різної фізичної природи мають багато спільних властивостей. Розглянемо ці властивості.

Та, що біжить хвиля - це коливання, що розповсюджується в просторі. Найпростішим коливанням (тобто повторюється рухом) є гармонійнеколивання, Що описується виразом

x (t) = A * cos (wt + j0),

де x (t) -совершающій періодичні зміни параметр системи (координата вантажу на пружинному маятнику або підвісі, напруга або струм в електричному ланцюзі, звуковий тиск, інтенсивність поля і т.д.), A - Амплітуда (половина розмаху) коливання, w - Циклічна частота коливання, а j0 - Початкова фаза, що визначають початковій стан розглянутого параметра. При всій удаваній складності наведеної формули вона дійсно описує найпростіше і найбільш поширене в природі коливання. Саме за цим законом буде рухатися будь-яка система, виведена зі стійкого стану, якщо сила, яка повертає її в цей стан, пропорційна отриманому відхиленню. Цю ж формулу можна отримати, розглядаючи проекцію x (t) точки, що обертається по колу радіуса A з частотою w на одну з осей координат.

Просте гармонійне (тобто синусоидальное) коливання цікаво тим, що будь-яке інше рух, як періодичне, так і неперіодичне, можна представити у вигляді суми кінцевого (або, в ряді випадків, нескінченного) набору таких коливань з різними параметрами A, w и j0. Це так звана теорема Фур'є. Набір елементарних коливань, в сумі утворюють деякий складне коливання, називається спектром цього складного коливання. Таким чином, з синусоїд, як з цеглинок, можна скласти будь-яку функцію - радіосигнал, мова людини, шум, музику і т.д. Чим менше вихідний сигнал схожий на синусоїду, тим більше синусоид містить його спектр. Найбільш широким (що складається з нескінченної кількості синусоид з однаковими малими амплітудами і всілякими частотами) спектром володіє нескінченно короткий одиночний імпульс, а найвужчим - очевидно, саме синусоїдальне коливання. Людина розрізняє на слух механічні гармонійні коливання з частотою від 20 до 20000 коливань в секунду, це максимальна ширина спектра звукового сигналу.

Гармонійні коливання (гармоніки) можуть існувати без спотворень тільки в лінійному середовищі, тобто такою, що реагує на вхідну дію пропорційно до цих дій. Так, пружинний маятник буде лінійним в тій мірі, в якій в ньому виконується закон Гука: чим сильніше деформація, тим більше сила стиснення пружини. Зауважимо, що при дуже сильних сжатіях ця умова порушується, тоді коливання перестають бути гармонійними - витки пружини заважають руху вантажу і форма коливань спотворюється. У цьому випадку, відповідно до теореми Фур'є, результуюче коливання пружини являє собою, очевидно, вже не одну, а кілька синусоїд. Цей принцип використовується в промисловості для контролю лінійності звукових підсилювачів потужності: частоти і кількість гармонік на виході підсилювача повинні відповідати параметрам вхідного тестового сигналу. У спеціальній техніці органів внутрішніх справ цей же ефект знайшов застосування в нелінійних локаторах - пристроях, що дозволяють виявити на відстані нелінійні елементи електронних "жучків". З цією метою на підозрілі об'єкти (стіни приміщення, меблі, людей) посилають певний сигнал (зазвичай складається з декількох синусоїд з близькими частотами), а потім порівнюють частоти спектра відбитого і вихідного сигналу. При наявності нелінійних напівпровідникових елементів (транзисторів, мікросхем) у відбитому сигналі будуть присутні "зайві" гармоніки.

Якщо зібрати горизонтальну ланцюжок з трьох пружинок і двох важків між ними, то отримана система зможе здійснювати два типи стійких поздовжніх коливань: важки можуть здійснювати гармонічні руху або синхронно, або в протифазі (тобто строго в протилежні сторони). Іншими словами, в такій системі може існувати дві моди, Або два режиму поздовжніх коливань. Причому частоти мод різні: велика частота відповідає протівофазного руху. Їх значення залежать також від натягу пружинок і маси вантажів. У тій же системі буде існувати і дві поперечних моди: якщо ланцюжок вивести з рівноваги по вертикалі, відтягнувши вантажі в одну сторону або в протилежні. Частоти мод називаються власними, або резонансними частотами системи. Як бачимо, маятник з одним вантажем має один резонанс, маятник з двома вантажами - вже по дві резонансних частоти для кожного напрямку коливань. Ланцюжок з нескінченної кількості пружинок і вантажів мала б, очевидно, нескінченна кількість мод і резонансних частот.

В якості такої системи можна розглядати, наприклад, закріплену з двох кінців струну. Після поперечного збудження струни в ній може існувати теоретично нескінченне число мод. кожній спеціальності N-й моді відповідає форма струни у вигляді ділянки синусоїди з N полупериодов (так звана "просторова гармоніка"), і майже кожна точка струни здійснює поперечні коливання з власною частотою моди. "Майже" - тому що на струні будуть і нерухомі точки - вузли. Перш за все це, звичайно, точки її кріплення, а також всі інші "нулі" синусоїди. Коливання, які здійснює струна в такому режимі, називаються стоячій хвилею. Така хвиля нікуди не біжить, не переносить енергію, а являє собою коливання, розподілене в просторі. Період просторової гармоніки, тобто відстань між точками, що коливаються в одній фазі, називається довжиною хвилі. Кожна точка струни бере участь одночасно в коливаннях всіх існуючих мод.

У спеціальній техніці ОВС звукові стоячі хвилі використовуються, наприклад, в чутливих мікрофонах-стетоскоп. Багатьом відомий спосіб прослуховування розмов за стіною (треба докласти кухоль шийкою до стіни, а денцем до вуха), і заснований він на використанні резонансних частот гуртки. В повітрі, затиснутому між стіною і дном гуртки, як в струні, під впливом слабких коливань стіни виникає безліч гармонійних мод. У свою чергу, кружка теж є пружною системою, подібну струні, зі своїм набором резонансних частот (резонатор). Якщо будь - яка мода звукового сигналу збігається за частотою з резонансною частотою гуртки, виникає резонанс - різке зростання амплітуди коливання. Оскільки мод безліч, посилення відбувається на багатьох частотах, що і дозволяє добре розібрати слабкий мовної сигнал. У сучасних мікрофонах-стетоскоп і спрямованих мікрофонах замість гуртки використовується набір високодобротних алюмінієвих трубок різної довжини, що дозволяє (в поєднанні з параболічним відбивачем звуку) прослуховувати розмови через товсті цегляні стіни або на відстані до кілометра.

Мовний тракт людини, подібно до згаданої гуртку, теж є резонатор, і набагато складніший. Цей резонатор підсилює гармоніки голосового імпульсу, що виробляється зв'язками. Унікальність резонансних (формантних) частот мовного тракту і форми голосового імпульсу дозволяє виробляти криміналістичну ідентифікацію особистості по голосу (акустичний аналіз в фоноскопічної експертизи). Аудиторія, в якій читається лекція - теж резонатор, що підсилює голос лектора. Акустичні властивості цього резонатора можуть бути використані в фоноскопії для діагностики приміщення, наприклад, по магнітної фонограмі розмови.

Розглянемо тепер струну нескінченної довжини, закріплену тільки з одного боку. Якщо змусити цей кінець здійснювати поперечні гармонійні руху (наприклад, прикріпивши його до маятника або вантажу на пружинці - джерела коливань), то за певних умов по нитці буде поширюватися гармонійна хвиля з деякою швидкістю v. Існують, звичайно, і негармонійні хвилі.

основними характеристиками біжучої хвилі є:



КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ 1 сторінка | КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ 3 сторінка

Організаційно-методичний розділ | основний розділ | Тема 11. Основні біологічні концепції | Навчально-методичне забезпечення дисципліни | Тема 10 | Методичні рекомендації щодо ВИВЧЕННЯ ДИСЦИПЛІНИ | Рекомендації з вивчення теми | Рекомендації з вивчення теми | BIAGFIAFCIHDAF. | КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ 4 сторінка |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати