Mechanical waves: ang pinagmulan, ang mga katangian ng formula

Isipin kung ano ang isang mechanical wave, ay maaaring ibinabato isang bato sa malalim na tubig. Mga Lupon na magmumula sa ganyang bagay at alternating troughs at crests - ay isang halimbawa ng mga mechanical waves. Ano ang kanilang mga likas na katangian? Mechanical waves - isang proseso ng imbayog pagpapalaganap sa nababanat media.

Maliliit na ugat waves

Ang ganitong mga mechanical waves umiiral dahil sa ang epekto sa tinga lakas ng intermolecular pakikipag-ugnayan ng mga likido at gravity. Ang mga tao ay may matagal na pag-aaral ng hindi pangkaraniwang bagay. Karamihan sa mga kapansin-pansing mga dagat at karagatan waves. Gamit ang pagtaas ng bilis ng hangin, magbago ang mga ito, at ang kanilang taas ay nagdaragdag. Ito rin ay kumplikado at hugis ng mga alon sa kanilang sarili. Sa karagatan, maaari nilang maabot ang nakakatakot na mga sukat. Isa sa mga pinaka-halatang halimbawa ay ang lakas ng tsunami na sweeps layo lahat sa kanyang landas.

Ang enerhiya ng dagat at karagatan waves

Pag-abot sa mga alon sa baybayin ng karagatan na may isang matalim pagbabago sa pagtaas ng depth. Sila minsan ay maabot ang isang taas ng ilang metro. Sa ganitong sandali, ang kinetiko enerhiya ng ang napakalaking masa ng tubig ay ipinadala sa katihan obstacle na sa ilalim ng impluwensiya nito mabilis na nawasak. Ang lakas ng surf minsan umabot engrande halaga.

elastic waves

Sa mechanics pag-aaral hindi lamang pagbabagu-bago sa ang likido ibabaw, ngunit din tinaguriang elastic waves. Ito gulo, na kung saan ay ipinamamahagi sa iba't ibang mga media sa ilalim ng pagkilos ng elastic pwersa sa kanila. Ang ganitong pag-aalaala ay anumang paglihis ng mga particle ng medium mula sa posisyon punto ng balanse. Ang isang magandang halimbawa ng elastic waves ay isang mahabang lubid o isang goma tube nakalakip sa isang dulo hanggang sa kahit ano. Kung ito ay banat, at pagkatapos ng isang matalim na paggalaw ng mga bahagi upang lumikha ng isang segundo (non-sticky) tapusin ang kanyang galit, maaari naming makita ang lahat ng ito sa ibabaw ng "patakbuhin sa pamamagitan ng" ang haba ng lubid sa suporta at sumasalamin sa likod.

Pinagmumulan ng mechanical waves

Pangunahing gulo nagbibigay sa tumaas sa isang wave kapaligiran. Ito ay sanhi ng pagkilos ng isang banyagang katawan, na sa physics ay tinatawag na ang pinagmulan ng mga waves. Sila ay maaaring maging isang tao na kamay, swaying lubid o bato itinapon sa tubig. Sa kaso kung saan ang pinagmulan ay ang pagkilos ng maikling tagal, sa medium na ito ay madalas na isang solong wave. Kapag ang "tagabulabog" gumawa ng mahabang oscillatory paggalaw, waves magsimula na lumabas isa-isa.

Mga Tuntunin sa mechanical waves

Pagbabagu-bago ng ganitong uri ay hindi palaging nabuo. Ang isang paunang kinakailangan para sa kanilang itsura ay ang hitsura sa panahon ng tigatig daluyan impeding kanya lakas, sa mga partikular na pagkalastiko. Humingi sila upang tipunin kalapit na mga particle kapag sila ay pinaghiwalay, at alienate ang mga ito mula sa bawat isa sa panahon ng mga tagpo. nababanat na puwersa na kumikilos sa mga particle hiwalay mula sa mga pinagmumulan ng gulo, magsisimula upang hilahin ang mga ito sa labas ng balanse. Sa paglipas ng panahon, ang lahat ng mga piraso ng media ay kasangkot sa isang oscillatory paggalaw. Pagpapalaganap ng naturang vibrations at isang wave.

Mechanical waves sa isang nababanat na daluyan

Sa elastic wave, may mga dalawang uri ng paggalaw sa parehong oras: ang mga oscillations ng mga particle at ang pamamahagi ng mga pagkaligalig. Ito ay tinatawag na paayon mechanical wave, na particle mag-vibrate sa kahabaan ng direksyon ng pagpapalaganap nito. Tinatawag na pahalang kaway, medium particle na kung saan ay nag-iiba sa kabuuan nito direksyon ng pagpapalaganap.

Ang mga katangian ng mechanical waves

Perturbations sa paayon wave ay isang walang gaano at compression, at nakahalang - shift (displacements) ng ilang mga layer ng medium na kamag-anak sa iba. Compressive strain ay sinamahan ng elastic pwersa. Sa ito maggupit strain na nauugnay sa ang hitsura ng elastic pwersa ng eksklusibo sa solids. Ang mga puno ng gas at likido media shift layer ng mga media na ito ay hindi sinamahan ng ang pangyayari ng sinabi na puwersa. Dahil sa mga katangian nito, pahaba waves maaaring palaganapin sa anumang media, at cross - eksklusibo matatag.

Mga Katangian ng tubig waves

Ang alon sa likido ibabaw hindi paayon o pahalang. Ang mga ito ay mas kumplikado, ang tinatawag na pahaba at pahalang character. Sa kasong ito, ang tuluy-tuloy particle ilipat circumferentially o pahabang tambilugan. Ang paikot na paggalaw ng mga particle sa likido ibabaw, at lalo na kapag malaking vibrations ay sinamahan ng kanilang mabagal ngunit tuluy-tuloy na paggalaw sa kahabaan ng direksyon ng alon paghahayupan. Ito ay mga katangian ng mechanical waves sa tubig nagiging sanhi ng ang hitsura sa mga bangko ng iba't-ibang pagkaing-dagat.

Dalas ng mechanical waves

Kung ang nababanat na daluyan (likido, solid, puno ng gas) upang pasimulan ang kanyang imbayog particle, dahil sa pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga ito, ito ay palaganapin sa bilis u. Kaya, kung sa isang puno ng gas o likido daluyan ay magiging sa oscillating katawan, ito ay nagsisimula kilusan ipinadala sa lahat ng mga katabing maliit na butil. Sila ay kasangkot sa proseso ng mga sumusunod at iba pa. Sa puntong ito ang lahat ng bagay daluyan ay mag-atubili pantay na dalas katumbas ng dalas ng oscillating katawan. Ito ay ang dalas ng wave. Sa ibang salita, ang halaga na ito ay maaaring inilarawan bilang ang imbayog dalas puntos sa isang kapaligiran kung saan ang mga wave propagates.

Kaagad maaaring hindi malinaw kung paano ang prosesong ito ay nangyayari. Sa mechanical waves nauugnay oscillatory paggalaw transfer enerhiya mula sa pinagmulan nito sa paligid ng daluyan. Sa panahon na lumabas dahil tinaguriang periodic pagpapapangit alon natupad mula sa isang punto sa isa pa. Sa paggawa nito, ang mga particle ng medium huwag ilipat kasama ang mga wave. Iba't mga ito malapit sa kanyang balanse posisyon. Iyon ay kung bakit ang pamamahagi ng mechanical waves ay hindi sinamahan ng ang paglipat ng mga materyal mula sa isang lugar papunta sa iba. Sa mechanical waves ng mga iba't ibang mga frequency. Samakatuwid, ang mga ito ay nahahati sa banda at lumikha ng isang espesyal na scale. Ang dalas ay sinusukat sa hertz (Hz).

basic formula

Mechanical alon, pagkalkula formula na kung saan ay medyo simple, ay isang kagiliw-giliw na object ng pag-aaral. Ang wave bilis (υ) - ay isang gumalaw na bilis ng kanyang harapan (ang locus ng lahat ng mga puntos sa kung saan ang imbayog ay umabot na kapaligiran sa sandaling ito):

υ = √G / ρ,

kung saan ρ - density ng medium, G - modulus.

Kapag kinakalkula ang bilis ay hindi dapat malito mechanical waves sa isang daluyan na may isang bilis ng paggalaw ng mga medium particle na kasangkot sa isang proseso wave. Kaya, halimbawa, ang sound wave propagates sa pamamagitan ng hangin sa isang average na bilis ng pagbabago-bago ng kanyang molecules sa 10 m / s, habang ang acoustic alon bilis sa normal na kondisyon, ay 330 m / s.

Wavefront ay maaaring maging ng mga iba't ibang mga uri, ang pinakapayak sa mga ay ang mga:

• Spherical - sanhi ng pagbabago-bago sa mga puno ng gas o likido medium. Ang wave malawak Bumababa na may pagtaas ng distansya mula sa pinagmulan ay inversely proporsyonal sa square ng distansiya.

Flat • - kumakatawan sa isang plane na kung saan ay patayo sa wave pagpapalaganap direksyon. Ito ay nangyayari, halimbawa, sa isang closed piston silindro kapag ang huli oscillates. Ang eroplanong alon ay nailalarawan sa pamamagitan ng halos pare-pareho ang amplitude. Nito bahagyang pagbaba sa mga distansya mula sa pinagmulan ng gulo ay nauugnay sa antas ng lapot ng likido o puno ng gas medium.

haba ng daluyong

Sa ilalim ng wavelength mapagtanto ang distansya na front nito ay inilipat sa isang panahon na kung saan ay katumbas ng tagal ng imbayog ng medium particle:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

kung saan T - oscillation panahon, υ - kaway tulin, ω - cyclic kadalasan, ν - dalas ng oscillations ng medium tuldok.

Dahil ang pagpapalaganap bilis ng mechanical wave ay ganap na nakasalalay sa mga katangian ng ang daluyan, ang haba λ sa panahon ng paglipat mula sa isang medium papunta sa isa pa ay nagbago. Sa kasong ito, ang imbayog dalas ν palaging nananatiling pareho. Mechanical at electromagnetic waves ay katulad sa na ang kanilang mga pamamahagi ay isinasagawa sa enerhiya transfer, ngunit walang paglipat ng mga bagay na ito.