1、7.4机械波2 振动和波例题八、惠更斯原理波面上的每一点都是一个次级子波源,子波的波速与频率等于初级波的波速和频率,此后每一时刻的子波波面的包络就是该时刻总的波动的波面。九、波的衍射(绕射)波绕过障碍物或小孔后继续传播的现象(解释:惠更斯原理) 当障碍物或小孔的尺寸与波长接近时,衍射现象明显实验1:相同波长的水波通过不同宽度的狭缝 实验2:泊松亮斑十、多普勒效应1、波源不动,观测者运动Sv0人v人图2Sv0人图1如图1,若人不动,相邻两波峰传到人处的时间间隔为如图2,若人速度以v人的速度靠近波源,相邻两波峰传到人处的时间间隔为 因此,即 类似的,若人远离波源,。(思考:若,会出现什么情况?)2
2、、观测者不动,波源运动Sv源已经传播出去的波,不会受波源运动的影响 如右图,若人在波源的右侧,即波源靠近人,则等效波长缩短(思考:若,会出现什么情况?)如右图,若人在波源的左侧,即波源远离人,则等效波长变长3、波源运动,观测者也运动可以看成前两种运动效果的叠加 两者相向运动两者背向运动4、超音速与马赫锥例1、有一种用钢丝操纵做圆周飞行的模型飞机,装有两冲程的活塞式发动机作为动力。操纵者站在圆心,在他听来,发动机工作时发出的声音频率如何变化?旁边的观察者则听到发动机的声音又是如何变化的? 若模型飞机的飞行速度是25m/s ,单缸发动机的转速是9000r/min,则观察者听到的声音的最高频率是_H
3、z,最低频率是_Hz,操纵者听到的声音频率是_Hz。(声波波速340m/s)例2、两辆汽车A与B,在t=0时从十字路口O处分别以速度vA和vB沿水平的、相互正交的公路匀速前进,如图所示。汽车A持续地以固定的频率v0鸣笛,求在任意时刻t 汽车B的司机所检测到的笛声频率。已知声速为u,且uvA 、uvB本章例题:例1、如图所示,质量分别为m1和m2的木块用倔强系数为k的轻弹簧连接起来,用两根绳子拉紧两物体,使弹簧压缩某时刻将绳子烧断,试求两木块的振动周期(不计摩擦)例2、挂在墙上的摆钟具有质量M=5kg,轻摆下端的摆锤质量m=150g如果用两根平行长绳将钟挂在天花板上,那么一昼夜钟的示数误差为多少
4、?设固定在墙上钟走得准确附:二项式定理:(ab)nCanCan1bCanrbrCbn例3、(1)长为l的刚性轻杆,一端由一无摩擦的铰链悬挂于天花板上,另一端系一质量为m的质点。若在杆中点再固定一个质量为m的质点,求此系统小角度摆动的周期。(2)长为l的刚性匀质杆,质量为m,一端由一无摩擦的铰链悬挂于天花板上,求此杆小角度摆动的周期。例4、在光滑水平面上自由放置一轻弹簧,其左端固定,右端系着一物块P,另一物块Q在P的右边和它紧靠,Q的质量是P的2.5倍。P与Q的右边有一墙壁与弹簧垂直,物块与此壁相距。今使P、Q从原来位置向左移一段距离,并令其处于静止状态后释放。已知P在第一次经过平衡位置后完成一次全振动时,与Q恰好发生第一次碰撞,假设所有碰撞都是弹性正碰,且两物块大小可以忽略不计。求(1)开始时弹簧的压缩量L0是多少?(2)P与Q第一次分离至第一次碰撞的时间内,求P至两物块第一次分离点的最远距离(3)P与Q第一次碰撞至第二次碰撞的时间内,求P至两物块第一次分离点的最远距离(4)下图给出了一条余弦曲线,试以两物体第一次相碰时刻为计时起点,在图中画出P和Q的位移时间图线,并标出P与Q第二次相碰的时刻。