Плоская звуковая волна имеет период Т = 3, амплитуду А = 0,2 м, и длину волны 2 м. Начальную фазу колебаний принять равной нулю, колебание происходит по закону косинуса. Для точек среды, удаленных от источника колебаний на расстояние l = 1,5 м в момент t = 6 с, скорость колебания точек среды равна ... м/с.
Другие предметыКолледжЗвуковые волныфизические основы механикиплоская звуковая волнапериод звуковой волныамплитуда колебанийдлина волныначальная фаза колебанийзакон косинусаскорость колебанийточки средырасстояние от источникавремя колебаний
Для решения данной задачи нам необходимо использовать уравнение звуковой волны, которое описывает колебания в среде. Уравнение для плоской звуковой волны можно записать в следующем виде:
u(x, t) = A * cos(kx - ωt + φ)
где:
Теперь найдем необходимые параметры:
k = 2π / λ
k = 2π / 2 = π рад/м.
ω = 2π / T
ω = 2π / 3 рад/с.
Теперь мы можем записать уравнение колебаний:
u(x, t) = 0,2 * cos(πx - (2π/3)t)
Теперь найдем скорость колебаний точек среды. Скорость колебаний (v) можно найти, взяв производную от смещения по времени:
v(x, t) = -A * ω * sin(kx - ωt)
Теперь подставим значения:
Сначала найдем аргумент синуса:
kx - ωt = π * 1,5 - (2π/3) * 6
Вычисляем:
Теперь подставим это значение в уравнение для скорости:
v(1,5, 6) = -0,2 * (2π/3) * sin(-2,5π).
Синус угла -2,5π равен 1, так как синус имеет период 2π:
sin(-2,5π) = sin(0,5π) = 1.
Теперь подставим это значение:
v(1,5, 6) = -0,2 * (2π/3) * 1 = -0,4π/3.
Теперь вычислим численное значение:
v(1,5, 6) ≈ -0,4 * 3,14 / 3 ≈ -0,418 м/с.
Таким образом, скорость колебания точек среды в момент времени t = 6 с на расстоянии l = 1,5 м от источника колебаний равна примерно -0,418 м/с.