机械波的能量VIP免费

一、波动媒质中一体积元中的能量dV以一个平面简谐纵波为例来说明)(cosuxtAy1.体积元的动能)(sinuxtAtyv)(sin21212222uxtdVAvdmdEikxSxY.dVo波的能量2.体积元的势能2)(21lkEP一根长为的棒，伸长时具有的势能。llF'FF'Flll由胡克定律：llYSFlSYk2221)(21llSYlkEPllSYF221llSYl2)(21llSYlEPlylx2221)(21xyVYxyxSYEP令：0x2)(21xyYdVdEPxxxyxyySY.yuVim)(cosuxtAy)(sinuxtuAxy)(sin212222uxtuYdVAdEP/Yu2uY)(sin21222uxtdVAdEP)(sin21222uxtdVAdEP3.体积元的总能量)(sin21222uxtdVAdEkPKdEdEdE)(sin222uxtdVA)(sinuxtAtyvÓ¦ÓóÌÐò速度最大时：2)12()(Kuxt0y此时的相对形变（应变）uAuxtuAxy)(sin也最大！二、能流和能流密度（波强）仍以平面简谐波为例：1.能量密度---单位体积中的能量)(cosuxtAy)(sin222uxtAdVdEw2.平均能量密度---22222021)(sin1AdtuxtATwT一周期内能量密度的平均值S3.能流---单位时间内通过介质中某面积的能量uSuS输出功率uTSuTS平均能流---uSwTuTSwP单位时间内通过某面积的平均能量2221AuS2221Aw4.平均能流密度（波强）通过垂直于波传播的方向的单位面积的平均能流即单位时间内通过垂直于波动传播的方向的单位面积中的平均能量。uAuwSuSwI2221单位：2/mW定义：烏莫夫--玻印廷矢量（1874由H.Aymof和Poynting提出)uwS含义:描述波的能量强弱.讨论:1)平面波S1S2uwIISS21uA2221A不变!2)球面波S1r1S2r2214/1rEIS2224/rEIS2221212221///AArrIISS设距波源r0处振幅为A0,r处为A,则1221//rrAArrAA00])(cos[00urtrrAy三、声强、声强级1.声强--声波的波强22221uAI引起痛觉的声音炮声铆钉机交通繁忙的街道通常谈话耳语引起听觉的最低声音树叶沙沙声声源声强（Wm-2）响度1110-210-510-610-1010-1110-12震耳响正常轻极轻