on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 31 гость.
Вход в систему
Яндекс.Метрика

Вибрация стоячие волны
7. Фигуры Хладни. Фигуры Хладни получают на закрепленном в центре металлическом диске, на который насыпан песок. Когда по краю диска проводят смычком, песок образует геометрический узор (рис.)


 Почему? Вы скажете, ничего особенного: просто-напросто смычок возбуждает в диске стоячие волны. Но тогда объясните, почему при одном и том же движении смычка песок создает один узор, а мелкая пыль − совсем другой. Попробуйте даже смешать песок с пылью: они все равно разделятся и образуют независимые узоры, когда диск начнет вибрировать.

Ответ:
 Под действием смычка пластина начинает колебаться. Характер колебаний, то есть места расположения максимумов и минимумов, зависит от формы пластины и от точки ее закрепления. При движении смычка песок, находящийся в местах пучностей (амплитуда колебаний максимальна), сбрасывается в те участки, где расположены узлы (амплитуда колебаний минимальна). Таким образом, картина колебаний становится видимой. То же происходит и с мелкой пылью, но ее уносят воздушные потоки, возникающие при вибрации пластины. Поскольку эти потоки направлены вдоль пластины от узлов к пучностям (откуда они уходят вверх), пыль попадает в пучности и там оседает.


Смотрите еще



Cтоячие волны образуются при интерференции волн, распространяющихся навстречу друг другу вдоль одного и того же направления. Стоячие волны могут возникать также при интерференции волн, распространяющихся в разных направлениях в плоскости (например, волн внутри металлической плоской пластинки). Существует наглядный и красивый способ наблюдения стоячих волн в плоских пластинках; его предложил в 1787 году немецкий физик Эрнст Хладни.
 На горизонтально ориентированную и закрепленную в какой-либо точке (например, в центре) квадратную металлическую или стеклянную пластинку насыпают мелкий сухой песок и возбуждают поперечные колебания (а значит, и поперечные волны) в пластинке, проводя смычком скрипки по ее ребру в том или ином месте (рис.). Насыпанный на пластинку песок сбрасывается с тех участков, которые колеблются с относительно большой амплитудой, и собираются на участках, соответствующих узловым линиям интерференционной картины. Эти линии образуют так называемые фигуры Хладни. Вид фигур зависит от формы пластинки (вместо квадратной можно взять круглую или иную пластинку), положения закрепленной точки, места, в каком смычок соприкасается с ребром пластинки, а также от того, в каких точках пластинки на нее надавят пальцами.
На рисунке приведены для примера две фигуры Хладни.


 В обоих примерах использовалась квадратная металлическая пластинка, закрепленная в центре квадрата, а смычком проводили по ребру пластинки в точке A (в середине стороны квадрата). Но в примере а на пластинку пальцами не надавливали, а в примере б давили в точках B и B/. Плюсом отмечены те пучности, где пластинка выгнута в данный момент кверху, а минусом − книзу.
 Через четверть периода пластинка станет плоской, а еще через четверть периода плюсы и минусы поменяются местами.