Номер 3, страница 83, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

3. Какая волна называется бегущей волной?

3. Бегущей волной называется волновой процесс, при котором фронт волны (поверхность, на которой колебания происходят в одной и той же фазе) перемещается в пространстве с конечной скоростью. Ключевой особенностью бегущей волны является перенос энергии и импульса от источника колебаний в окружающее пространство без переноса самого вещества (в случае механических волн).

Рассмотрим основные свойства бегущей волны:

1. Распространение и фаза. Каждая точка среды, в которой распространяется волна, совершает колебания. Однако фаза этих колебаний зависит от положения точки. Точки, расположенные дальше от источника по направлению распространения волны, начинают колебаться позже. Именно это запаздывание фазы и создает видимость движения, или "бега", волны.

2. Перенос энергии. Частицы среды, колеблясь, обладают кинетической и потенциальной энергией. При взаимодействии они передают эту энергию соседним частицам, за счет чего энергия распространяется вместе с волной. Например, энергия звуковой волны заставляет вибрировать барабанную перепонку, а энергия электромагнитной волны от Солнца нагревает поверхность Земли.

3. Математическое описание. Смещение $y$ любой точки среды с координатой $x$ в момент времени $t$ для плоской гармонической волны, распространяющейся вдоль оси $x$, можно описать уравнением:

$y(x, t) = A \cdot \cos(\omega t - kx + \phi_0)$

где:

• $A$ — амплитуда (максимальное смещение от положения равновесия),

• $\omega$ — циклическая (угловая) частота колебаний, связанная с периодом $T$ как $\omega = 2\pi/T$,

• $k$ — волновое число, связанное с длиной волны $\lambda$ как $k = 2\pi/\lambda$,

• $\phi_0$ — начальная фаза.

Аргумент функции косинуса $(\omega t - kx + \phi_0)$ называется фазой волны. Знак "минус" перед $kx$ означает, что волна движется в положительном направлении оси $x$. Для волны, движущейся в обратном направлении, используется знак "плюс". Скорость распространения такой волны (фазовая скорость) равна $v = \omega/k = \lambda/T$.

Бегущие волны следует отличать от стоячих волн. Стоячие волны образуются при наложении двух бегущих волн, движущихся навстречу друг другу (например, при отражении от преграды). В стоячей волне энергия не переносится, а остается "запертой" между узлами — точками, которые остаются неподвижными.

Примерами бегущих волн служат волны на поверхности воды, звуковые волны, распространяющиеся в воздухе или других средах, радиоволны и свет (электромагнитные волны).

Ответ: Бегущая волна — это волна, фронт которой перемещается в пространстве, осуществляя перенос энергии без переноса вещества. Фазы колебаний в разных точках пространства, через которые проходит такая волна, различны и изменяются таким образом, что создается эффект распространения волнового возмущения.