稿件来源:高途
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选修3-4
第十二章 机械波
12.2 波的图像
振动图像和波动图像综合
如图所示,一列简谐横波在 $x$ 轴上传播,图甲和图乙分别为$x$轴上$a$、$b$两质点的振动图像,振幅均为$40\;\rm cm$, 且$a$、 $b$两点相距$8\;\rm m$。
写出$b$点做简谐运动位移随时间的关系式;
$x_{b}=40\\sin\\left( \\dfrac{\\pi}{2}t+\\dfrac{\\pi}{2} \\right){\\;\\rm cm}$;
"]]设 $b$ 点振动方程为$x_{b}=A\sin (\omega t+\varphi)\;\rm cm$
又$A=40\;\rm cm$
由图像可知$T=4\;\rm s$
得$\omega=\dfrac{2\pi}{T}=\dfrac{2\pi}{4}{\;\rm rad/s}=\dfrac{\pi}{2}{\;\rm rad/s}$
由$b$ 点振动图像可知,$t=0$时位移为$40\;\rm cm$,$x_{b}=40\sin \varphi \;\rm cm=40\;\rm cm$
得$\varphi=\dfrac{\pi}{2}$
$b$点做简谐运动位移随时间的关系式$x_{b}=40\sin\left (\dfrac{\pi}{2}t+\dfrac{\pi}{2}\right ){\;\rm cm}$;
若这列波从质点$a$ 向质点$b$传播,求这列波的波长以及波速。
$\\lambda=\\dfrac{32}{4n+1}{\\;\\rm m}(n=0, 1, 2, 3\\cdots)$,$v= \\dfrac{\\lambda}{T}=\\dfrac{8}{4n+1}{\\;\\rm m/s}(n=0, 1, 2, 3\\cdots)$
"]]在$t=0$时刻,质点$a$位于平衡位置且沿$y$轴负方向振动,质点$b$位于正向最大位移处,若波从质点$a$向质点$b$传播,则 $a$、$b$ 间可能的波形如图所示
则
$x_{ab}=\left( n+\dfrac{1}{4} \right)\lambda(n=0, 1, 2, 3\cdots)$
则波长$\lambda=\dfrac{32}{4n+1}{\;\rm m}(n=0, 1, 2, 3\cdots)$
波速$v=\dfrac{\lambda}{T}=\dfrac{8}{4n+1}{\;\rm m/s}(n=0, 1, 2, 3\cdots)$。
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