Mekaniske bølger: kilden, egenskaberne af formlen

Forestil dig, hvad en mekanisk bølge, kan kaste en sten i vandet. Cirkler opstår deri, og er skiftevis trug og Kamme - er et eksempel på de mekaniske bølger. Hvad er deres natur? Mekaniske bølger - en proces med oscillation opformering i elastisk medier.

kapillarbølger

Sådanne mekaniske bølger eksisterer som følge af virkningen på partikel styrken af den intermolekylære interaktion af væske og tyngdekraften. Folk har længe studeret fænomenet. Mest bemærkelsesværdig er havet og havets bølger. Med stigende vindhastigheder, ændrer de, og deres højde øges. Det er også kompliceret og formen af bølgerne selv. I havet, kan de nå skræmmende proportioner. En af de mest oplagte eksempler er den kraft af tsunami, der fejer væk alt på sin vej.

Energien af havet og havets bølger

Nå shore havets bølger med en skarp ændring i dybden stiger. De til tider nå en højde på flere meter. I sådanne øjeblikke, den kinetiske energi er den enorme masse af vand sendt onshore forhindringer, under dens indflydelse hurtigt ødelagt. Styrken af brændingen tider når grandiose værdier.

elastiske bølger

I mekanik undersøgelse ikke kun udsving i væskeoverfladen, men også såkaldte elastiske bølger. Denne forstyrrelse, som er fordelt i forskellige medier under påvirkning af elastiske kræfter i dem. Sådan en perturbation er enhver afvigelse af partiklerne af mediet fra ligevægtsstillingen. Et godt eksempel på elastiske bølger er en lang tov eller en gummislange fastgjort den ene ende til noget. Hvis den er stram, og derefter en skarp bevægelse af den side for at skabe en anden (ikke-klæbende) afslutte sin harme, kan vi se det hele "køre igennem" længden af rebet til den støtte og reflektere tilbage.

Kilde af mekaniske bølger

Primær forstyrrelse giver anledning til en bølge miljø. Det er forårsaget af virkningen af et fremmedlegeme, som i fysikken kaldes kilden til bølgerne. De kan være en menneskelig hånd, svajende reb eller sten kastet i vandet. I det tilfælde, hvor kilden har virkningen af kort varighed, i mediet er det ofte en enkelt bølge. Når "forstyrrer" gøre lang oscillerende bevægelse, bølger begynder at dukke op den ene efter den anden.

Hensyn til mekaniske bølger

Udsving af denne art er ikke altid dannet. En forudsætning for deres udseende er udseendet på tidspunktet for forstyrrelse medium hindrer ham styrke, især elasticitet. De søger at samle tilstødende partikler, når de er adskilt, og støde dem fra hinanden på tidspunktet for konvergens. elastisk kraft der virker på partiklerne løsrevne fra den forstyrrende kilde, begynder at trække dem ud af balance. Over tid, er alle brikkerne i medier involveret i en svingende bevægelse. Opformering af sådanne vibrationer og en bølge.

Mekaniske bølger i et elastisk medium

I det elastiske bølge, er der to typer af bevægelse på samme tid: svingninger partiklerne og fordelingen af forstyrrelsen. Det kaldes langsgående mekanisk bølge, hvilke partikler vibrere langs retningen af sin formering. Kaldet tværgående bølge, mellemstore partikler, som varierer over dens udbredelsesretning.

Egenskaberne af mekaniske bølger

Forstyrrelser i den langsgående bølge er en rarefaction og kompression, og tværgående - skift (forskydninger) af nogle lag af mediet i forhold til den anden. Trykpåvirkning er ledsaget af elastiske kræfter. På denne forskydningsdeformation er forbundet med fremkomsten af elastiske kræfter udelukkende i faste stoffer. Den gasformige og flydende medier skiftelaget af disse medier er ikke ledsaget af forekomsten af nævnte kraft. På grund af dets egenskaber, kan langsgående bølger udbreder i ethvert medie, og indlæg - udelukkende fast stof.

Egenskaber af vand bølger

Bølger på væskeoverfladen ikke længde- eller tværgående. De er mere komplekse, den såkaldte langsgående og tværgående karakter. I dette tilfælde fluidpartiklerne bevæger periferisk eller aflange ellipse. Den cirkulære bevægelse af partikler på væskeoverfladen, og især når store vibrationer er ledsaget af deres langsomme men kontinuerlig bevægelse langs retningen for bølgeudbredelse. Det er disse egenskaber af mekaniske bølger i vand forårsager udseendet på bredden af forskellige skaldyr.

Frekvens mekaniske bølger

Hvis det elastiske medium (væske, fast, luftformig) at initiere sine svingning partikler, på grund af samspillet mellem dem, vil det forplanter sig med hastighed u. Hvis i gasform eller flydende medium vil være i den oscillerende legeme, det begynder således bevægelse overføres til alle de tilstødende partikel. De vil blive inddraget i processen med at følge og så videre. På dette tidspunkt vil alt medium svinge lig frekvens lig med frekvensen af den oscillerende legeme. Det er frekvensen af bølgen. Med andre ord kan denne værdi betegnes som oscillationsfrekvensen punkter i et miljø, hvor bølgen udbreder.

Umiddelbart kan det ikke være klart, hvordan denne proces sker. Med mekaniske bølger forbundet oscillerende bevægelse energioverførsel fra dens udspring til periferien af mediet. I løbet af denne opstår såkaldt periodisk deformation bølge fra et sted til et andet. Dermed har partiklerne af mediet ikke bevæge sig langs med den bølge. De spænder tæt på sin ligevægtsstilling. Derfor er fordelingen af de mekaniske bølger ikke er ledsaget af overførslen af materialet fra et sted til et andet. De mekaniske bølger med forskellige frekvenser. Derfor er de inddelt i bånd og skabt en særlig skala. Frekvensen måles i hertz (Hz).

grundlæggende formel

Mekanisk bølge, beregningsformel som er ganske enkel, er en interessant genstand for undersøgelse. Bølgehastigheden (υ) - er en bevægende hastighed på sin forside (locus for alle punkter, som svingningen har nået miljø i øjeblikket):

υ = √G / ρ,

hvor ρ - mediets densitet, G - modulus.

Ved beregning af hastigheden ikke må forveksles mekaniske bølger i et medium med en hastighed af bevægelse af mellemstore partikler, der er involveret i en bølge proces. Således kan for eksempel, lydbølgen udbreder sig gennem luften ved en gennemsnitlig hastighed udsving i dens molekyler ved 10 m / s, mens den akustiske bølgehastighed i normale betingelser, er 330 m / s.

Wavefront kan være af forskellige typer, den enkleste af dem er:

• Sfærisk - forårsaget af fluktuationer i gas- eller flydende medium. Bølgeamplituden aftager med stigende afstand fra kilden er omvendt proportional med kvadratet på afstanden.

Flad • - betegner et plan, som er vinkelret på den bølge udbredelsesretning. Den forekommer, for eksempel i en lukket stempelcylinder når sidstnævnte oscillerer. Det plan bølge er karakteriseret ved næsten konstant amplitude. Dens lille fald med afstanden fra kilden til forstyrrelsen er forbundet med graden af viskositeten af den flydende eller gasformigt medium.

bølgelængde

Under bølgelængde indse den afstand, dets forreste bevæges i et tidsrum, som er lig med svingningsperioden af mediet partikler:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

hvor T - oscillation periode, υ - bølgehastighed, ω - cyklisk frekvens, ν - hyppigheden af oscillationer af de mellemstore prikker.

Eftersom udbredelseshastigheden af den mekaniske bølge er fuldstændig afhængig af egenskaberne af det medium, dens længde λ under overgangen fra et medium til et andet ændret. I dette tilfælde oscillationsfrekvens ν altid forbliver den samme. Mekaniske og elektromagnetiske bølger er ens, idet deres fordeling udføres ved energioverførslen, men der er ingen overførsel af stof.