fale mechaniczne: źródło, właściwości wzoru

Wyobraź sobie, co mechaniczne fali, można rzuca kamień w wodę. Okręgi powstające w niej i na przemian grzbiety i niecki – stanowi przykład fale mechaniczne. Jaki jest ich natura? fale mechaniczne – proces rozmnażania oscylacji sprężystych.

fale kapilarne

Fale takie mechaniczne występują ze względu na wpływ na wytrzymałość cząstek oddziaływań międzycząsteczkowych płynu i wagę. Ludzie od dawna bada zjawisko. Najbardziej godne uwagi są fale morskie i oceaniczne. Wraz ze wzrostem prędkości wiatru, zmieniają, a ich wysokość wzrasta. Jest również skomplikowane i kształt samych falach. W oceanie, mogą osiągnąć zatrważające rozmiary. Jednym z najbardziej oczywistych przykładów są siła tsunami, które zmiecie wszystko na swojej drodze.

Energia z fal morskich i oceanicznych

Osiągając fale brzeg oceanu z gwałtowną zmianą wzrostem głębokości. Czasem osiągają wysokość kilku metrów. W takich momentach, energia kinetyczna ogromnej masy wody jest wysyłana lądowe przeszkody, które pod jego wpływem szybko zniszczone. Siła surfowania czasami osiąga wartości imponujące.

fale sprężyste

W badaniu mechaniki nie tylko wahań poziomu cieczy, ale również tak zwany fal sprężystych. To zaburzenie, które są rozmieszczone w różnych mediach pod działaniem sił sprężystych w nich. Takie zaburzenie jakiekolwiek odchylenie cząstek nośnika, od pozycji równowagi. Przykładem fal sprężystych długa rura lub liny gumowe przyłączony jest jeden koniec do niczego. Jeśli jest napięta, a następnie gwałtowny ruch w bok, aby utworzyć drugi (nie klei) kończy swoje oburzenie, możemy zobaczyć go całego „prowadzony przez” długości liny do wsparcia i zastanowić się.

Źródło fal mechanicznych

Pierwotne zaburzenie powoduje powstanie środowiska fali. Jest to spowodowane działaniem ciała obcego, które w fizyce nazywa się źródłem fal. Mogą być ludzka ręka, kołysząc liny lub kamień wrzucony do wody. W przypadku, gdy źródłem ma działanie krótkotrwałe, w ośrodku jest to często jedna fala. Kiedy „zakłócający” make długi ruch oscylacyjny, fale zaczynają pojawiać się jeden po drugim.

Warunki korzystania z fal mechanicznych

Wahania tego rodzaju nie zawsze są tworzone. Warunkiem ich wygląd jest pojawienie się w czasie podłożu zaburzeń utrudniając mu siłę, w szczególności elastyczności. Mają one na celu zebranie sąsiednich cząstek, gdy są one oddzielone i zrazić je od siebie w czasie konwergencji. elastyczna siła działająca na cząstki oderwane od źródła zakłóceń, zaczynają ciągnąć ich z równowagi. Z biegiem czasu, wszystkie kawałki mediów są zaangażowane w ruch oscylacyjny. Propagacji takich wibracji i fal.

fale mechaniczne w elastycznym podłożu

W fali sprężystej, istnieją dwa rodzaje ruchów jednocześnie: oscylacje cząstek i rozkład zakłóceń. To nazywa się podłużną mechaniczną falę, której cząstki drgać wzdłuż kierunku ich rozchodzenia się. Nazywany poprzecznym fal średnich cząstek, które są różne w różnych jej kierunku rozchodzenia się.

Właściwości mechaniczne fale

Zaburzenia w podłużnym fali jest na rozrzedzenie i kompresji, jak i poprzeczny, – opuszczenie (przemieszczenia) pewnych warstw średnim w stosunku do drugiego. Ściskające naprężenie towarzyszy działaniu sił sprężystości. W tym szczepie ścinania związanego z pojawieniem się wyłącznie sił sprężystych w stałych. Gazowy i ciekły nośnik warstwy przesunięcie tych mediach nie towarzyszy wystąpienie wspomnianej siły. Ze względu na swoje właściwości, fale podłużne mogą się rozchodzić w dowolnym nośniku i krzyża – wyłącznie stałe.

Właściwości fal wodnych

Fale na powierzchni cieczy nie wzdłużnej lub poprzecznej. Są one bardziej skomplikowane, tak zwana postać podłużnych i poprzecznych. W tym przypadku, cząstki płynu przesunąć się obwodowo lub wydłużonej elipsy. Kołowy ruch cząstek na powierzchni cieczy, a zwłaszcza w przypadku dużych drgań towarzyszy ich powolnego, lecz stałego ruchu wzdłuż kierunku propagacji fali. To właśnie te właściwości fal mechanicznych w wodzie powoduje pojawienie się na brzegach różnych owoców morza.

Częstotliwości fale mechaniczne

Jeżeli elastyczny nośnik (cieczy, ciała stałego, gazu) w celu zainicjowania ich cząstek oscylacji, w wyniku interakcji między nimi, to rozchodzą się z prędkością u. Tak więc, jeśli w gazowym lub ciekłym nośniku będzie oscylującego korpusu, rozpoczyna ruch przesyłany do wszystkich sąsiadującej cząstki. Będą brać udział w procesie po i tak dalej. W tym momencie wszystko będzie oscylować średnio jednakową częstotliwością równą częstotliwości drgającego ciała. Jest to częstotliwość fali. Innymi słowy, wartość tę można określić jako częstotliwość drgań punktów w środowisku, w którym rozchodzi się fala.

Natychmiast może nie być jasne, w jaki sposób odbywa się ten proces. Z fale mechaniczne związane transfer energii oscylacyjny ruch od źródła do obrzeża nośnika. Podczas że powstają tak zwane okresowe fali deformacji prowadzone z jednego punktu do drugiego. W ten sposób, cząstki nośnika nie poruszają się razem z falą. Wynoszą one blisko swojego położenia równowagi. Dlatego podział fal mechanicznych nie towarzyszy przeniesienie materiału z jednego miejsca do drugiego. W fale mechaniczne o różnej częstotliwości. Dlatego są one podzielone na zespoły i stworzył specjalną skalę. Częstotliwość jest mierzone w Hertzach (Hz).

podstawowy wzór

fale mechaniczne, Wzór obliczeniowy jest dość proste, jest interesującym obiektem badań. Prędkość fali (υ) – jest przenoszenie prędkości jego przedniej (locus wszystkich punktów, do których ma dotrzeć oscylacja środowiska w tej chwili):

υ = √G / ρ,

gdzie ρ – gęstość ośrodka, G – moduł.

Podczas obliczania prędkości nie należy mylić fale mechaniczne w pożywce, z szybkością przepływu medium cząstek, które są zaangażowane w procesie fali. Tak więc, na przykład, fala dźwiękowa rozchodzi się w powietrzu, przy średniej prędkości zmian jego cząsteczki przy 10 m / s, a prędkość fali akustycznej w normalnych warunkach wynosi 330 m / s.

Wavefront mogą być różnych typów, od najprostszych, które są:

• kulisty – spowodowane wahaniami w medium gazowym lub ciekłym. Zmniejsza się amplituda fali wraz ze wzrostem odległości od źródła jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości.

Płaska • – oznacza płaszczyznę, która jest prostopadła do kierunku propagacji fali. Występuje on, na przykład, w zamkniętym cylindra tłokowego, gdy ten ostatni ulega oscylacji. Płaszczyzna fali występują prawie stałej amplitudzie. Jego nieznaczny spadek wraz ze wzrostem odległości od źródła zakłóceń jest związana ze stopniem lepkości medium ciekłego lub gazowego.

długość fali

Pod fali realizacji odległość, że jego przód jest przesunięty w czasie, który jest równy okresowi drgań medium cząstek:

λ = υT = υ / V = 2πυ / ω,

gdzie T – okres drgań, υ – prędkość fal ω – częstotliwość cykliczny ν – częstotliwość drgań medium kropek.

Ponieważ prędkość propagacji fali mechanicznego jest całkowicie zależne od właściwości nośnika, jego długość λ podczas przechodzenia z jednego ośrodka do drugiego jest zmieniona. W tym przypadku częstotliwość oscylacji ν zawsze pozostaje taka sama. Właściwości mechaniczne i fale elektromagnetyczne są podobne, ich rozmieszczenie odbywa się na transfer energii, ale nie ma żadnego przeniesienia masy.