Общие свойства гармонических колебаний. Задачи для самостоятельного решения

Физика колебаний Электромагнитные волны

Студенты учатся приводить примеры использования в технике волновых оптических явлений, объяснить принцип работы световодов, интерференционной оптики, дифракционных решеток, поляризационных фильтров, применить знания к объяснению особенностей распространения света в разных средах, изложить физические основы голографии.

Сделайте то же самое, что в предыдущей задаче, но для продольной волны x = A×cos(wt + kx).

В воде распространяется плоская гармоническая волна, амплитуда которой A = 0,1 мм, а частота w = 104 с-1. Определите скорость молекул воды в точках В и С (на оси и в максимуме – см. рис.7.3.).

Изобразите зависимости от координаты потенциальной и кинетической энергий упругой волны в момент времени, зафиксированный на рис.7.3.

В железном стержне длиной L = 0,5 м с закрепленными концами возбуждена стоячая упругая волна частотой w = 2p ×104 с-1. Изобразить распределение вдоль стержня смещений частиц, потенциальной и кинетической энергии волны, если скорость такой же бегущей по стержню волны V = 5×103 м/с.

В воздухе по оси Х распространяется звуковая волна, зависимость смещений молекул от координаты в некоторый момент времени показана на рис.7.3. Изобразить зависимость давления в воздухе от координаты в этот момент.

Определить скорость продольной упругой волны в железе, если известно, что модуль упругости для железа G = 2,1×1011 Н/м2, а его плотность r = 7,8×103 кг/м3.

В длинном железном стержне, площадь поперечного сечения которого S = 1 см2, распространяется по оси Х плоская упругая волна частотой w = p ×104 с-1 и амплитудой A = 1 мкм. Учитывая, что модуль упругости для железа G = 2,1×1011 Н/м2, а его плотность r = 7,8×103 кг/м3, определите: а) длину волны; б) среднюю плотность энергии упругой волны; в) вектор Умова в точке с координатой х0; г) интенсивность волны; д) средний поток энергии через поперечное сечение стержня.

В однородном диэлектрике (e = 2,25; m =1) распространяется плоская электромагнитная волна. Амплитуда индукции магнитного поля в волне В0 = 10-4 Тл. Определите: а) фазовую скорость волны; б) амплитуду напряженности электрического поля; в) среднюю плотность энергии волны; г) интенсивность волны.

Между двумя параллельными металлическими плоскостями, расстояние между которыми d = 3,14 см, возбуждена стоячая электромагнитная волна с волновым числом k = 2×102 м-1. Пространство между плоскостями заполнено однородным диэлектриком (e = 2,25; m = 1). Изобразить характер зависимости напряженности электрического поля и индукции магнитного поля в волне от координаты. Уравнение эволюции есть уравнение баланса гидродинамического типа. Как уже отмечалось, s определяли как величину энтропии на единицу массы. Уравнения баланса в то же время выписывали как уравнения для плотностей соответствующих величин (на единицу объема)

Плоская электромагнитная волна распространяется в однородной немагнитной (m = 1) среде по оси Х. Электрическое поле в волне меняется по закону: E = E0cos(wt - kx)×ey. Запишите, как зависят от координаты и времени: а) индукция магнитного поля; б) плотность энергии; в) вектор Пойнтинга; г) интенсивность волны. Величины Е0, w и k считать известными.

В некоторой точке однородного диэлектрика (e = 2,25; m = 1) вектор Пойнтинга электромагнитной волны равен S = 2×10-2×cos2(wt + a)×ex (Вт/м2). Определите, чему равны в этой точке: а) интенсивность волны; б) средняя плотность энергии электромагнитного поля; в) амплитуды напряженности электрического и индукции магнитного полей; г) зависимости напряженности электрического и индукции магнитного полей от времени.

В однородном диэлектрике (e = 4, m = 1) распространяется плоская световая волна, амплитуда электрического поля в которой Е0 = 1 В/м. На ее пути находится сфера радиусом R = 10 см, коэффициент отражения поверхности которой r = 0,4. Какую энергию получает сфера за время t0 = 10 c?

В однородном диэлектрике (e = 4, m = 1) распространяется от точечного источника электромагнитная волна. На расстоянии r = 1 м от него средняя плотность энергии волны <W0> = 10-7 Дж/м3. Определите: а) интенсивность волны на расстоянии R = 3 м от источника; б) амплитуды напряженности электрического поля и индукции магнитного поля на этом расстоянии (R); в) мощность источника.

Источником света является вольфрамовая нить длиной L = 2 м, помещенная в вакуум. Сопротивление нити R = 50 Ом. Нить подключена к источнику переменного напряжения амплитудой V0 = 100 В. Считая, что в световую энергию переходит только h = 5% выделившейся в нити мощности, определите: а) амплитуду напряженности электрического поля и б) интенсивность волны на расстоянии r = 10 см от середины нити.

В некоторой точке немагнитной среды напряженность электрического поля электромагнитной волны Е = 1×соs(wt + a)×ey (В/м), а индукции магнитного поля B = 5×10-7×соs(wt + a)×ez (Тл). Каковы скорость волны и диэлектрическая проницаемость среды?

Лабораторные занятия по дисциплине "Физика" проводятся в специально оборудованных лабораториях с применением необходимых средств обучения: лабораторного оборудования, образцов для исследований, методических пособий, компьютерных средств обработки результатов измерений. При выполнении лабораторных работ проводятся: подготовка оборудования и приборов к работе, изучение методики работы, воспроизведение изучаемого явления, измерение величин, определение соответствующих характеристик и показателей, обработка данных и их анализ, обобщение результатов.
Переменный ток