Механични вълни: източник, свойствата на формула

Представете си какво механична вълна, може да се хвърля камък във водата. Кръгове произтичащи него и се редуват корита и гребени - е пример на механичните вълни. Каква е тяхната същност? Механични вълни - процес на колебание размножаване в еластичен медии.

капилярни вълни

Такива механични вълни съществуват поради ефекта на сила на частиците на междумолекулна взаимодействието на течността и тежестта. Хората отдавна изучават този феномен. Най-забележителна морските и океански вълни. С увеличаване на скоростта на вятъра, те се променят, а височината им се увеличава. Той също така се усложнява и формата на самите вълни. В океана, те могат да достигнат плашещи размери. Един от най-ярките примери са силата на цунами, което помита всичко по пътя си.

Енергията на морските и океански вълни

Достигането на брега океански вълни с рязка промяна в дълбочина непрекъснато се увеличава. Те понякога да достигне височина от няколко метра. В такива моменти, кинетичната енергия на огромната водна маса се изпраща на сушата препятствия, които под негово влияние бързо унищожени. Силата на прибоя понякога достига грандиозни ценности.

еластични вълни

В механика проучване не само колебания в повърхността на течността, но също така наречените еластични вълни. Това смущение, които са разпределени в различни медии, под действието на еластичните сили в тях. Такова смущение е всяко отклонение от частиците на средата от равновесното положение. Добър пример за еластични вълни е дълго въже или гумена тръба прикрепен единият край на всичко. Ако тя е опъната, а след това рязко движение на страната да се създаде втори (не-лепкава) сложи край на възмущение, можем да го видят всички над "минава през" дължината на въжето, за да се отрази на подкрепата и обратно.

Източник на механични вълни

Основно безпокойство поражда среда вълна. То е причинено от действието на чуждо тяло, което по физика се нарича източник на вълните. Те могат да бъдат човешка ръка, олюлявайки въже или хвърлен камък във вода. В случай, че източникът е действието с кратка продължителност, в средата е често една единствена вълна. Когато "смутител" направи дълго колебателно движение, вълни започват да се появяват един след друг.

Условия за механични вълни

Колебанията от този вид не винаги се образуват. Предпоставка за появата им е появата в момента на смущение среда възпрепятства му сила, по-специално еластичност. Те се стремят да съберат съседните частици, когато са разделени, и да ги отчужди един от друг по време на конвергенция. еластична сила, действаща на частиците, отделени от източника на смущение, започнете да ги извади от равновесие. С течение на времето, всички парчета на медии са въвлечени в колебателно движение. Размножаване на такива вибрации и вълна.

Механични вълни в еластична среда

В еластична вълна, има два вида движение в същото време: трептенията на частиците и разпределението на смущението. Това се нарича надлъжна механична вълна, която частици вибрира по посока на нейното разпространение. Наречен напречната вълна, средни частици, които се различават в посоката на разпространение.

Свойствата на механични вълни

Смущения в надлъжната вълна е разреждане и компресия, и напречно - смени (премествания) на някои слоеве на среда спрямо друга. Натиск щам е придружен от еластични сили. На този срязване щам , свързани с външния вид на еластични сили изключително в твърди тела. газообразни и течни среди смяна слой на тези медии не е придружено от възникване на споменатата сила. Благодарение на свойствата си, надлъжни вълни могат да се разпространяват във всяка среда и напречно - изключително твърдо вещество.

Свойства на водата вълни

Вълните на повърхността на течността не надлъжно или напречно. Те са по-сложни, така наречената надлъжни и напречни характер. В този случай, частиците на течност движат периферно или продълговата елипса. Кръговото движение на частици на повърхността на течността, и особено при големи вибрации са придружени от тяхното бавно, но непрекъснато движение по посока на вълната. Именно тези свойства на механични вълни във водата причинява появата на брега на различни морски дарове.

Честота механични вълни

Ако еластична среда (течност, твърдо, газообразно) да започне си трептене частици, в резултат на взаимодействието между тях, той ще се разпространяват със скорост ф. Така, ако в газообразна или течна среда ще бъде в осцилиращ тялото, той започва движение се предава на всички съседни частица. Те ще бъдат включени в процеса на следващата и така нататък. В този момент всичко среда ще осцилира еднаква честота, равна на честотата на колебание на тялото. Това е честотата на вълната. С други думи, тази стойност може да бъде описан като честота на трептене на точки в среда, където вълната се разпространява.

Веднага може да не е ясно как се случва този процес. С механични вълни, свързани колебателно движение трансфер на енергия от извора до периферията на средата. По време на които възникват така наречените периодична вълна деформация извършва от една точка до друга. По този начин частиците на средата не се движат заедно с вълната. Те варират в близост до неговото равновесно положение. Ето защо разпределението на механичните вълни не са придружени от прехвърлянето на материала, от едно място на друго. В механичните вълни с различни честоти. Ето защо, те са разделени на групи и създаде специална скала. Честотата се измерва в херца (Hz).

основна формула

Механична вълна, формула за изчисление, който е съвсем проста, е интересен обект на изследване. Скоростта на вълната (υ) - е скорост на движение на предната (траекторията на всички точки, на които трептенията е достигнал среда в момента):

υ = √G / ρ,

където ρ - плътност на средата, G - модул.

При изчисляване на скоростта не трябва да се бърка механични вълни в среда със скорост на движение на средни частици, които са въвлечени в процеса на вълна. Така например, на звуковата вълна се разпространява във въздуха при средна скорост колебания на молекулите на 10 м / сек, а акустичната скоростта на вълната в нормални условия е 330 m / сек.

Wavefront може да бъде от различни видове, най-простият от които са:

• Сферични - причинени от колебанията в газообразна или течна среда. намалява амплитудата на вълната с нарастване на разстоянието от източника е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието.

Плосък • - представлява равнина, която е перпендикулярна на посоката на разпространение на вълната. Това се случва, например, в затворен цилиндър бутало, когато последните се колебае. вълна равнина се характеризира с почти постоянна амплитуда. Неговата лек спад с разстояние от източника на смущение е свързано със степента на вискозитет на течна или газообразна среда.

дължина на вълната

Под дължина на вълната реализиране на разстоянието, което предната се премества във време, което е равно на периода на трептене на средни частиците:

λ = υT = υ / об = 2πυ / ω,

където Т - колебание период, υ - скорост вълна, ω - цикличен честота, ν - честотата на трептенията на средните точки.

Тъй като скоростта на разпространение на механичната вълна е напълно зависи от свойствата на средата, дължина λ по време на прехода от една среда в друга се променя. В този случай, честота на трептене ню винаги остава същата. Механични и електромагнитни вълни са сходни с това, че тяхното разпространение се извършва при прехвърляне на енергия, но няма прехвърляне на материята.