волновой процесс связан с распространением энергии. количественной характеристикой перенесенной энергии является поток энергии.
поток энергии волн (ф) характеризуется средней энергией, переносимой волнами в единицу времени через некоторую поверхность. усреднение должно быть сделано за время, значительнобольшее периода колебаний.
единицей потока энергии волн является ватт (вт).
найдем связь потока энергии волн с энергией колеблющихся точек и скоростью распространения волны.
выделим объем среды, в которой распространяется волна, в виде прямоугольного параллелепипеда (рис. 5.21); площадь его основанияs, а длина ребра численно равна скоростии совпадает с направлением распространения волны. в соответствии с этим за 1с сквозь площадкуsпройдет та энергия, которой колеблющиеся частицы в объеме параллелепипедаsv. это и есть поток энергии волн:
(5.53)
где— средняя объемная плотность энергии колебательного движения (среднее значение энергии колебательного движения частиц, участвующих в волновом процессе и расположенных в 1 м3).
поток энергии волн, отнесенный к площади, ориентированной перпендикулярно направлению распространения волн, называют плотностью потока энергии волн, или интенсивностью волн:
(5.54)
единицей плотности потока энергии волн является ватт на квадратный метр (вт/м2).
энергия, переносимая волной, складывается из потенциальной энергии деформации и кинетической энергии колеблющихся частиц. без вывода выражение для средней объемной плотности энергии волн:
(5.55)
где а — амплитуда колебаний точек среды, — плотность. подставляя (5.55) в (5.54), имеем
таким образом, плотность потока энергии волн пропорциональна плотности среды, квадрату амплитуды колебаний частиц, квадрату частоты колебаний и скорости распространения волны.
Популярные вопросы