Mechanické vlny: zdroj, vlastnosti vzorca

Predstavte si, čo mechanické vlnenie, môžu byť hodil kameň do vody. Kruhy vznikajúce v nich a sú striedavo žľaby a hrebene - je príklad mechanického vlnenia. Aká je ich podstata? Mechanické vlnenie - proces šírenia kmitania v pružnej médií.

kapilárne vlny

Také mechanické vlny existujú v dôsledku vplyvu na pevnosť častíc intermolekulární interakciu kvapaliny a gravitácie. Ľudia už dlho študovať jav. Najpozoruhodnejšie sú morské a oceánske vlny. So zvyšujúcou sa rýchlosti vetra, mení, a ich výška sa zvyšuje. To je tiež zložité a tvar samotných vĺn. V oceáne, oni môžu dosiahnuť desivé rozmery. Jedným z najvýraznejších príkladov je sila cunami, ktorá so sebou strhne všetko, čo jej stojí v ceste.

Energia z morských vĺn a oceánov

Dosiahnutie brehu oceánu vlny s prudkým zmenám v hĺbke zvyšuje. Niekedy dosahujú výšky niekoľkých metrov. V takých chvíľach, kinetická energia enormné množstvo vody, je poslaný na pevnine prekážky, ktoré pod jeho vplyvom rýchlo zničené. Sila príboja niekedy dosahuje grandiózny hodnoty.

elastické vlny

V štúdii mechanika nielen kolísanie hladiny kvapaliny, ale aj tzv elastické vlny. Táto porucha, ktoré sú rozmiestnené v rôznych médiách pôsobením elastických síl v nich. Takáto odchýlka je akákoľvek odchýlka častíc média z rovnovážnej polohy. Dobrým príkladom elastických vĺn je dlhá lana alebo gumovou hadicou pripojený jeden koniec k ničomu. Ak je napätá, a potom prudký pohyb strany k vytvoreniu druhého (nelepivej) ukončiť svoje rozhorčenie, môžeme vidieť všetko cez "prejsť" dĺžky lana na podporu a odrážajú späť.

Zdroj mechanického vlnenia

Primárne porucha vedie k vzniku vĺn prostredím. To je spôsobené pôsobením cudzieho telesa, ktorá vo fyzike sa nazýva zdroj vĺn. Môžu byť ľudská ruka, hojdajúcu sa laná alebo kameň hodený do vody. V prípade, kedy je zdroj má účinok krátkeho trvania, v médiu je často jedinou vlnou. Keď sa "prerušovač" robiť dlhý kmitavý pohyb, vlnenie začínajú objavovať jeden po druhom.

Podmienky mechanické vlnenie

Výkyvy tohto druhu nie sú vždy vytvorené. Predpokladom pre ich vzhľad je vzhľad v dobe odchýlky médiá bránia mu silu, najmä pružnosti. Snaží sa dať dohromady susedné častice, keď sú od seba oddelené, a odcudziť ich od seba v čase konvergencie. pružná sila pôsobiaca na častice oddelených od zdroja rušenia, začnú vytiahnuť z rovnováhy. V priebehu doby, všetky kusy médií sú zapojení do kmitavého pohybu. Šírenie týchto vibrácií a vlny.

Mechanické vlny v elastickej médiu

V elastické vlny, existujú dva druhy pohybu súčasne: oscilácie častíc a rozloženie perturbace. Je to tzv pozdĺžnou mechanickú vlnu, ktorá častice vibruje v smere jeho šírenia. Called priečne vlny, stredné častice, ktoré sa líšia naprieč smeru jeho šírenia.

Vlastnosti mechanické vlnenie

Odchýlky v pozdĺžnom vlny je zriedenie a kompresie, a priečny - posuny (výchylky) niektorých vrstiev média vzhľadom k druhému. Tlaková deformácia je sprevádzaná elastických síl. V tomto šmykové napätie spojené s výskytom elastických síl výlučne v pevných látkach. Plynných a kvapalných médií posun vrstva týchto médií nie je sprevádzaná výskytom uvedeného sily. Vzhľadom k svojim vlastnostiam, pozdĺžne vlny môžu šíriť v akomkoľvek médiu, a kríž - výhradne pevné látky.

Vlastnosťou vodných vĺn

Vlny na povrchu kvapaliny nie je pozdĺžny alebo priečny. Sú to zložitejšie, tzv pozdĺžne a priečne charakter. V tomto prípade je kvapalina častice sa pohybujú v obvodovom smere alebo predĺžený elipsa. Kruhový pohyb častíc na povrchu kvapaliny, a to najmä, keď veľké vibrácie sprevádzané ich pomalému, ale plynulým pohybom v smere šírenia vĺn. Sú to práve tieto vlastnosti mechanických vĺn vo vode spôsobí, že vzhľad na brehoch rôznych morských plodov.

Frekvenčný mechanické vlnenie

V prípade, že pružný prostriedok (kvapalné, tuhé, plynné skupenstvo) zahájiť jeho kmitania častíc, v dôsledku interakcie medzi týmito zložkami, bude šíriť s rýchlosťou u. Preto, ak sa v plynnom alebo kvapalnom médiu bude v oscilačné teleso, začne pohyb prenáša na všetky susedné častice. Budú zapojení do procesu monitorovania a tak ďalej. V tomto okamihu je všetko medium bude oscilovať rovnakou frekvenciou rovnou frekvencii oscilačného telesa. To je frekvencia vlny. Inými slovami, táto hodnota môže byť opísaný ako frekvencia oscilácií bodov v prostredí, kde sa vlna šíri.

Okamžite to nemusí byť jasné, ako k tomuto procesu. Pomocou mechanického vlnenia spojených prenos energie kmitavého pohybu z jeho zdroja do obvodu média. V priebehu, ktoré vzniknú takzvané periodickej deformácie vĺn prenáša z jedného bodu do druhého. Pritom sú častice médiá sa nepohybujú spolu s vlnou. Pohybujú sa v blízkosti jeho rovnovážnej polohy. To je dôvod, prečo rozdelenie mechanických vĺn nie sú sprevádzané prevod materiálu z jedného miesta na druhé. V mechanických vĺn rôznych frekvencií. Z tohto dôvodu sú rozdelené do pásiem a vytvorila zvláštne stupnice. Frekvencia sa meria v Hertz (Hz).

základný vzorec

Mechanické vlnenie, výpočtová vzorec, ktorý je pomerne jednoduché, je zaujímavý predmet štúdia. Rýchlosť vlny (υ) - je rýchlosť pohybu jeho prednej strane (na miesto všetkých bodov, na ktorú sa kmitanie dosiahol prostredia v tomto okamihu):

υ = √G / ρ,

kde ρ - hustota média, G - modul.

Pri výpočte rýchlosti by sa nemala zamieňať mechanické vlny v médiu s rýchlosťou pohybu stredných častíc, ktoré sú zapojené do procesu vlny. Tak, napríklad, zvuková vlna šíri vzduchom pri priemernej kolísanie rýchlosti jeho molekúl na 10 m / s, pričom akustická rýchlosť vĺn v normálnych podmienkach, je 330 m / s.

Čelo vlny môžu byť rôznych typov, najjednoduchšie z nich sú:

• Guľový - spôsobené výkyvy v plynnom alebo kvapalnom médiu. Amplitúdovej vlny klesá s rastúcou vzdialenosťou od zdroja, je nepriamo úmerná druhej mocnine vzdialenosti.

Ploché • - predstavuje rovinu, ktorá je kolmá k smeru šírenia vĺn. To nastane, napríklad v uzavretom usporiadaného vojne, keď tento sa pohybuje. Rovina vlna sa vyznačuje takmer konštantný amplitúdou. Jeho mierny pokles sa vzdialenosťou od zdroja rušenia je spojená so stupňom viskozity kvapalného alebo plynného média.

vlnová dĺžka

Podľa vlnovej uvedomovať vzdialenosti, že jeho prednej sa pohybuje v dobe, ktorá sa rovná dobe kmitanie stredných častíc:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

kde T - kmitanie obdobie, υ - rýchlosť vĺn, ω - cyklický frekvencie, ν - frekvencia kmitania stredných bodov.

Vzhľadom k tomu, že rýchlosť šírenia vĺn je úplne závislá na vlastnostiach média, jeho dĺžka λ pri prechode z jedného média do druhého sa zmení. V tomto prípade je frekvencia ν kmitania zostáva stále rovnaká. Mechanické a elektromagnetické vlny sú podobné v tom, že ich rozdelenie sa vykonáva pri prenose energie, ale nie je tam žiadny prenos hmoty.