Волнушка

Волну'шка (Lactarius torminosus), шляпочный гриб рода млечников. Шляпка 5—12 см в диаметре, у молодых В. плоская, затем воронковидная, розоватая, с красноватыми концентрическими зонами и волокнистым краем. Мякоть в свежем виде едкая на вкус. В. растёт обычно осенью в берёзовых и смешанных (с берёзой) лесах. Используется в пищу в засоленном виде после предварительного вымачивания или отваривания.

Волны

Во'лны, изменения состояния среды (возмущения), распространяющиеся в этой среде и несущие с собой энергию. Например, удар по концу стального стержня вызывает на этом конце местное сжатие, которое распространяется затем вдоль стержня со скоростью около 5 км/сек ; это — упругая В. Упругие В. существуют в твёрдых телах, жидкостях и газах. Звуковые В. (см. Звук ) и сейсмические волны в земной коре являются частными случаями упругих В. К электромагнитным волнам относятся радиоволны, свет, рентгеновские лучи и др. Основное свойство всех В., независимо от их природы, состоит в том, что в виде В. осуществляется перенос энергии без переноса вещества (последний может иметь место лишь как побочное явление). Например, после прохождения по поверхности жидкости В., возникшей от брошенного в воду камня, частицы жидкости останутся приблизительно в том же положении, что и до прохождения В.

  Волновые процессы встречаются почти во всех областях физических явлений; изучение В. важно и для физики и для техники.

  В. могут различаться по тому, как возмущения ориентированы относительно направления их распространения. Так, например, звуковая В. распространяется в газе в том же направлении, в каком происходит смещение частиц газа (рис. 1 , а), в В., распространяющейся вдоль струны, смещение точек струны происходит в направлении, перпендикулярном струне (рис. 1 , б). В. первого типа называются продольными, а второго—поперечными.

  В жидкостях и газах упругие силы возникают только при сжатии и не возникают при сдвиге, поэтому упругие деформации в жидкостях и газах могут распространяться только в виде продольных В. («В. сжатия»). В твёрдых же телах, в которых упругие силы возникают также при сдвиге, упругие деформации могут распространяться не только в виде продольных В. («В. сжатия»), но и в виде поперечных В. («В. сдвига»). В твёрдых телах ограниченного размера (например, в стержнях, пластинках и т.п.) картина распространения В. более сложна, здесь возникают ещё и другие типы В., являющиеся комбинацией первых двух основных типов (подробнее см. Упругие волны ).

  В электромагнитных В. направления электрического и магнитного полей почти всегда (за исключением некоторых случаев распространения в несвободном пространстве) перпендикулярны направлению распространения В., поэтому электромагнитные В. в свободном пространстве поперечны.

  Общие характеристики и свойства В. В. могут иметь различный вид. Одиночной В., или импульсом, называется сравнительно короткое возмущение, не имеющее регулярного характера (рис. 2 , а). Ограниченный ряд повторяющихся возмущений называется цугом В. Обычно понятие цуга относят к отрезку синусоиды (рис. 2 , б). Особую важность в теории В. имеет представление о гармонической В., т. е. бесконечной и синусоидальной В., в которой все изменения состояния среды происходят по закону синуса или косинуса (рис. 2, в); такие В. могли бы распространяться в однородной среде (если амплитуда их невелика) без искажения формы (о В. большой амплитуды см. ниже). Понятие бесконечной синусоидальной В., разумеется, является абстракцией, применимой к достаточно длинному цугу синусоидальных волн.

  Основными характеристиками гармонической В. являются длина В. λ — расстояние между двумя максимумами или минимумами возмущения (например, между соседними гребнями или впадинами на поверхности воды) и период В. Т — время, за которое частица среды совершает одно полное колебание. Таким образом, бесконечная В. обладает строгой периодичностью в пространстве (что обнаруживается в случае, например, упругих В., хотя бы на моментальной фотографии В.) и периодичностью во времени (что обнаруживается, если следить за движением во времени определённой частицы среды). Между длиной В. λ и периодом Т имеется простое соотношение. Чтобы получить его, фиксируют внимание на частице, которая в данный момент времени находится на гребне В. После ухода от неё гребня она окажется во впадине, но через некоторое время, равное λ/с , где с — скорость распространения В., к ней подойдёт новый гребень, который в начальный момент времени был на расстоянии λ от неё, и частица окажется снова на гребне, как вначале. Этот процесс будет регулярно повторяться через промежутки времени, равные λ/с . Время λ /с совпадает с периодом колебания частицы Т , т. е. λ/с   = Т. Это соотношение справедливо для гармонической В. любой природы.

  Вместо периода Т часто пользуются частотой v, равной числу периодов в единицу времени: v = 1/Т. Между v и λ имеет место соотношение: λv  = с. (В технике обычно вместо v применяют обозначение f .) В теории В. пользуются также понятием волнового вектора, по абсолютной величине равного k = 2π/λ = 2πv /c , т. е. равного числу В. на отрезке 2π и ориентированного в направлении распространения В.

  Гармоническая В. Амплитуда и фаза. В гармонической В. изменения колеблющейся величины W во времени происходит по закону синуса (или косинуса) и описывается в каждой точке формулой: W = A sin 2πt/T (см. Колебания ). Величина W в положении равновесия принята равной нулю. А — амплитуда В., т. е. значение, которое эта величина принимает при наибольших отклонениях от положения равновесия. В любой другой точке, расположенной на расстоянии r от первой в направлении распространения В., колебания происходят по такому же закону, но с запозданием на время t ₁ = r/c , что можно записать в виде:

W = A sin (2π/T ) (t -t ₁ ) = A sin (2π/T ) (t -r/c ).

  Выражение (j = (2p/T ) (t- r/c ) называется фазой В. Разность фаз в двух точках r ₁ и r ₂ равна:

j₂ - j₁ = (2p/Tc ) (r ₂ - r ₁ ) = (2p/l) (r ₂ - r ₁ ).

  В точках, отстоящих друг от друга на целое число В., разность фаз составляет целое число 2p, т. е. колебания в этих точках протекают синхронно — в фазе. Наоборот, в точках, отстоящих друг от друга на нечётное число полуволн, т. е. для которых r ₂ - r ₁ = (2N - 1)l/2, где N = 1, 2..., разность фаз равна нечётному числу p, т. е. j₂ - j₁ = (2N - 1)p. Колебания в таких точках происходят в противофазе: в то время, как отклонение в одной равно А , в другой оно обратно по знаку, т. е. равно — А и наоборот.

  Распространение В. всегда связано с переносом энергии, который можно количественно характеризовать вектором потока энергии 1 . Этот вектор для упругих В. называется вектором Умова (по имени русского учёного А. А. Умова, введшего это понятие), для электромагнитных — вектором Пойнтинга. Направление вектора Умова совпадает с направлением переноса энергии, а абсолютная величина равна энергии, переносимой В. за единицу времени через площадку 1 см ² , расположенную перпендикулярно вектору I . При малых отклонениях от положения равновесия I = КА, где К — коэффициент пропорциональности, зависящий от природы В. и свойств среды, в которой В. распространяется.