Gelombang mekanikal: sumber, sifat-sifat formula

Bayangkan apa gelombang mekanikal, boleh membaling batu ke dalam air. Kalangan yang berbangkit di dalamnya dan seli palung dan puncak - adalah satu contoh gelombang mekanikal. Apa sifat mereka? gelombang mekanikal - satu proses ayunan pembiakan dalam media elastik.

gelombang kapilari

gelombang mekanikal itu wujud kerana kesan ke atas kekuatan zarah interaksi antara molekul cecair dan graviti. Rakyat telah lama telah mengkaji fenomena ini. Yang paling ketara adalah gelombang laut dan lautan. Dengan peningkatan kelajuan angin, mereka berubah, dan ketinggian mereka meningkat. Ia juga rumit dan bentuk gelombang diri mereka sendiri. Di lautan, mereka boleh mencapai kadar menakutkan. Salah satu contoh yang paling jelas adalah kuasa tsunami yang menyapu segala-galanya dalam laluannya.

Tenaga ombak laut dan lautan

Mencapai gelombang pantai laut dengan perubahan mendadak dalam kenaikan mendalam. Mereka kadang-kadang mencapai ketinggian beberapa meter. Pada saat itu, tenaga kinetik jisim besar air dihantar halangan daratan yang di bawah pengaruhnya cepat dimusnahkan. Kekuatan melayari kadang-kadang mencapai nilai megah.

gelombang elastik

Dalam kajian mekanik bukan sahaja turun naik di permukaan cecair, tetapi juga apa yang dipanggil gelombang elastik. gangguan ini, yang diedarkan dalam media yang berbeza di bawah tindakan daya anjal di dalamnya. Seperti usikan adalah apa-apa penyelewengan zarah sederhana dari kedudukan keseimbangan. Satu contoh yang baik gelombang elastik tali yang panjang atau tiub getah dilampirkan satu hujung ke apa-apa. Jika ia adalah tegang, dan kemudian gerakan tajam sebelah untuk membuat kedua (tidak melekit) menamatkan kemarahan, kita boleh melihat ia semua lebih "berjalan melalui" panjang tali untuk sokongan dan mencerminkan kembali.

Sumber gelombang mekanikal

gangguan utama menimbulkan persekitaran gelombang. Ia adalah disebabkan oleh tindakan sebuah badan asing, yang dalam fizik dipanggil sumber ombak. Mereka mungkin tangan manusia, bergoyang tali atau batu dibuang ke dalam air. Dalam kes di mana sumber yang mempunyai tindakan dalam jangka masa pendek, dalam jangka sederhana ia sering gelombang tunggal. Apabila "pengacau" membuat gerakan ayunan panjang, gelombang mula muncul satu demi satu.

Segi gelombang mekanikal

Turun naik seperti ini tidak selalunya terbentuk. Satu prasyarat untuk penampilan mereka adalah rupa pada masa sederhana usikan menghalang dia kekuatan, keanjalan tertentu. Mereka berusaha untuk membawa bersama-sama zarah jiran apabila mereka dipisahkan, dan mengasingkan mereka antara satu sama lain pada masa penumpuan. daya anjal bertindak pada zarah terpisah daripada sumber gangguan, mula menarik mereka keluar dari kira-kira. Lama kelamaan, semua keping media terlibat dalam gerakan ayunan. Perambatan getaran itu dan gelombang.

gelombang mekanikal dalam medium elastik

Dalam gelombang anjal, terdapat dua jenis gerakan pada masa yang sama: ayunan zarah dan pengagihan usikan. Ia dipanggil gelombang mekanikal membujur, yang zarah bergetar sepanjang arah perambatan. Dipanggil gelombang melintang, zarah medium yang berbeza-beza mengikut arah perambatan.

Sifat-sifat gelombang mekanikal

Gangguan dalam gelombang membujur ialah penjernihan dan mampatan, dan melintang - perubahan (anjakan) beberapa lapisan relatif sederhana kepada yang lain. terikan mampatan disertai dengan daya anjal. Pada ini terikan ricih dikaitkan dengan kemunculan daya anjal secara eksklusif dalam pepejal. Lapisan peralihan media gas dan cecair media ini tidak disertai oleh kejadian kekerasan berkata. Oleh kerana sifat-sifatnya, gelombang membujur boleh menyebarkan dalam mana-mana media, dan salib - semata-mata yang kukuh.

Sifat-sifat gelombang air

Gelombang pada permukaan cecair tidak membujur atau melintang. Mereka lebih kompleks, watak yang dipanggil membujur dan melintang. Dalam kes ini, zarah cecair bergerak lilitan atau elips memanjang. Usul bulat zarah di permukaan cecair, dan terutamanya apabila getaran besar disertai dengan gerak perlahan tetapi berterusan mereka sepanjang arah perambatan gelombang. Ia adalah sifat-sifat ini gelombang mekanikal dalam air menyebabkan penampilan di tebing pelbagai makanan laut.

Frekuensi gelombang mekanikal

Jika medium anjal (cecair, pepejal, gas) untuk memulakan zarah ayunan, disebabkan oleh interaksi antara mereka, ia akan menyebarkan dengan halaju u. Oleh itu, jika dalam medium gas atau cecair akan berada di dalam badan berayun, ia bermula pergerakan dihantar kepada semua zarah yang bersebelahan. Mereka akan terlibat dalam proses berikut dan sebagainya. Pada ketika ini semua yang sederhana akan berayun pada frekuensi yang sama sama dengan kekerapan badan berayun. Ia adalah kekerapan gelombang. Dalam erti kata lain, nilai ini boleh digambarkan sebagai kekerapan ayunan mata dalam persekitaran di mana gelombang merambat.

Segera ia mungkin tidak jelas bagaimana proses ini berlaku. Dengan gelombang mekanikal berkaitan pemindahan tenaga gerakan ayunan dari sumbernya ke pinggir medium. Semasa yang timbul yang dipanggil gelombang ubah bentuk berkala dibawa dari satu titik yang lain. Dengan berbuat demikian, zarah sederhana tidak bergerak bersama-sama dengan gelombang. Mereka terdiri berhampiran dengan kedudukan keseimbangan. Itulah sebabnya pengagihan gelombang mekanikal tidak disertai oleh pemindahan bahan dari satu tempat ke tempat lain. Dalam gelombang mekanikal frekuensi yang berbeza. Oleh itu, mereka dibahagikan kepada kumpulan dan dicipta skala khas. frekuensi diukur dalam hertz (Hz).

formula asas

gelombang mekanikal, formula pengiraan yang agak mudah, adalah satu objek yang menarik pengajian. Halaju gelombang (υ) - adalah kelajuan bergerak dari hadapannya (lokus semua mata yang ayunan telah mencapai alam sekitar pada masa ini):

υ = √G / ρ,

di mana ρ - ketumpatan sederhana, G - modulus.

Apabila mengira kelajuan tidak patut dikelirukan gelombang mekanikal dalam medium dengan kelajuan pergerakan zarah sederhana yang terlibat dalam proses gelombang. Oleh itu, sebagai contoh, gelombang bunyi merambat melalui udara pada purata turun naik kelajuan molekul pada 10 m / s, manakala halaju gelombang akustik dalam keadaan normal, 330 m / s.

Wavefront boleh menjadi jenis yang berbeza, paling mudah yang mana adalah:

• Spherical - disebabkan oleh turun naik dalam medium gas atau cecair. Penurunan gelombang amplitud dengan jarak penambahan daripada sumber adalah berkadar songsang dengan kuasa dua jarak.

• Flat - mewakili satah yang berserenjang dengan arah perambatan gelombang. Ia berlaku, sebagai contoh, dalam omboh silinder tertutup apabila berayun kedua. Gelombang pesawat mempunyai ciri-ciri amplitud hampir malar. sedikit penurunan dengan jarak dari sumber gangguan dikaitkan dengan tahap kelikatan medium cecair atau gas.

panjang gelombang

Di bawah panjang gelombang menyedari jarak yang bahagian depannya bergerak dalam masa yang sama dengan tempoh ayunan zarah sederhana:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

di mana T - tempoh ayunan, υ - halaju gelombang, ω - kekerapan kitaran, ν - kekerapan ayunan titik sederhana.

Kerana halaju perambatan gelombang mekanikal adalah bergantung kepada sifat-sifat sederhana, λ panjangnya semasa peralihan dari satu medium yang lain berubah. Dalam kes ini, ayunan frekuensi ν sentiasa tetap sama. Mekanikal dan gelombang elektromagnet adalah sama dari segi pengedaran mereka dijalankan pada pemindahan tenaga, tetapi tidak ada pemindahan jirim.