Mehāniskie viļņi: avots, īpašības ar formulu

Iedomājieties, kāda mehāniska vilnis var throwing akmeni ūdenī. Apļi tajā rodas un tiek pamīšus siles un vainago - ir piemērs mehāniskās viļņiem. Kāda ir viņu daba? Mehāniskie viļņi - process svārstību izplatīšanos elastīgo nesējiem.

kapilāru viļņi

Šādas mehāniskie viļņi pastāvēt sakarā ar ietekmi uz daļiņu stiprumu starpmolekulārā mijiedarbības šķidruma un smaguma. Cilvēki jau sen mācījušies fenomenu. Visievērojamākais ir jūras un okeāna viļņi. Pieaugot vēja ātrumu, tie mainās, un to augstums palielinās. Tas ir arī sarežģīta un forma pašiem viļņiem. Okeānā, tie var sasniegt biedējoši proporcijas. Viens no uzskatāmākajiem piemēriem ir par cunami, kas aizslauka visu savā ceļā spēks.

No jūras un okeāna viļņiem enerģija

Sasniedzot krasta okeāna viļņus ar krasām izmaiņām dziļuma palielinās. Viņi dažkārt sasniedz vairāku metru augstumā. Šādos brīžos, kinētiskā enerģija milzīgo masu ūdens tiek nosūtīti uz sauszemes šķēršļus, kas saskaņā ar tās ietekmē strauji iznīcinātas. No sērfot spēks dažreiz sasniedz grandiozas vērtības.

elastīgās viļņi

Mechanics Pētījumā ne tikai svārstībām šķidruma virsmas, bet arī tā saukto elastīgos viļņus. Šo traucējumu, kas tiek izplatīti dažādos medijos saskaņā ar rīcības elastīgo spēku tiem. Šāds satraukums ir jebkura novirze no daļiņām vidējā no līdzsvara stāvoklī. Labs piemērs elastīgs viļņi ir garš virve vai gumijas caurule pievienota viena gala uz kaut ko. Ja tas ir robustas, un tad asas kustības pusē, lai izveidotu otro (nav lipīga) izbeigt savu sašutumu, mēs varam redzēt to visu pār "palaist cauri" garums virves uz atbalstu un atspoguļo atpakaļ.

Avots mehāniskiem viļņiem

Primārā traucējumi rada viļņu vidē. To izraisa darbības svešķermeni, kas fizikā sauc avots viļņiem. Tie var būt cilvēka roku, šūpošanos troses vai akmens iemesta ūdenī. Gadījumā, ja avots ir darbību īsu laiku, jo vidē bieži ir viena viļņa. Kad "traucētājs" veikt garu svārstību kustības, viļņi sāk parādīties viens pēc otra.

Noteikumi mehānisku viļņi

Svārstības šāda veida ne vienmēr veidojas. Priekšnoteikums to izskatu ir izskats brīdī perturbācija vidē kavē viņu spēku, it īpaši elastības. Viņi cenšas apvienot kaimiņu daļiņas, ja tie ir atdalīti, un atsavināt tos no otra brīdī konverģenci. elastības spēks, kas iedarbojas uz daļiņām, kas atdalīti no avota traucējumiem, sāk vilkt viņus no līdzsvara. Laika gaitā, visi gabali medijiem ir iesaistīti svārstīgā kustībā. Izplatīšanās Šādu vibrācijas un vilni.

Mehāniskās viļņi elastīgo nesēja

Jo elastīga viļņa, ir divu veidu kustības vienlaicīgi: svārstības no daļiņām un no perturbācija izplatīšanu. To sauc garenvirziena mehānisku vilnis, kas daļiņas vibrēt gar virzienā tās izplatīšanās. Called šķērsvirziena vilnis, vidēja daļiņas, kas atšķiras pāri tās virzienā pavairošanai.

Īpašības mehāniskās viļņiem

Perturbācijas garenvirziena vilnis ir augļaizmetņu retināšanu un kompresijas, un šķērsvirziena - nobīda (nobīdēm) piemēri no vidējā attiecībā pret otru slāņiem. Spiedes celms ir pievienots ar elastīgām spēkiem. Šajā bīdes celmu , kas saistīts ar izskatu elastīgo spēku tikai ar cietvielas. Gāzveida un šķidrās media ātruma slānis no šiem informācijas nesējiem nav pievienoti rašanos minētā spēku. Pateicoties savām īpašībām, gareniskā viļņi var izplatīties jebkurā plašsaziņas līdzekļos, un krusts - tikai cieta.

Īpašības ūdens viļņiem

Viļņi uz šķidruma virsmas nav gareniskā vai šķērseniskā. Tie ir daudz sarežģītāka, tā saukto garenvirziena un šķērsvirziena raksturs. Šajā gadījumā, šķidruma daļiņas pārvietoties pa aploci vai iegarena elipse. Apļveida kustība daļiņu uz šķidruma virsmas, un jo īpaši, ja lielas vibrācijas pavada savu lēno, bet nepārtrauktā kustībā gar virzienā viļņu izplatīšanās. Tas ir šīs īpašības mehānisku viļņi ūdenī izraisa izskatu uz bankām dažādas jūras veltes.

Frekvenču mehāniskie viļņi

Ja elastīgs medijs (šķidrs, ciets, gāzveida), lai uzsāktu savu svārstību daļiņas, sakarā ar mijiedarbību starp tām, tas būs izplatīties ar ātrumu u. Tādējādi, ja gāzveida vai šķidrā vidē būs oscilējošā organismā, tas sāk kustība pārsūta visām blakus daļiņu. Tie tiks iesaistīti procesā pēc un tā tālāk. Šajā brīdī viss vidēji svārstās vienādu frekvenci vienāds ar frekvenci svārstību ķermeņa. Tā ir frekvence viļņa. Citiem vārdiem sakot, šo vērtību var raksturot kā arī svārstību frekvences punktiem vidē, kur vilnis izplatās.

Tūlīt tas var nebūt skaidrs, kā šis process notiek. Ar mehāniskiem viļņiem saistītas svārstību kustības nodošana enerģiju no tās iztekas līdz perifērijā vidē. Laikā, kas rodas tā saucamā periodiskā deformācijas vilnis veiktas no viena punkta uz otru. To darot, daļiņas vidējā nepārvietojas kopā ar vilni. Tie svārstās tuvu tā līdzsvara stāvoklī. Tieši tāpēc no mehāniskās viļņi sadalījums nav pievienots nodošanu materiāla no vienas vietas uz citu. In mehāniskās viļņiem dažādām frekvencēm. Tāpēc tie tiek sadalīta joslās un izveidoja īpašu skalu. Biežums tiek mērīta hercos (Hz).

pamata formula

Mehāniskā vilnis, aprēķina formula, kas ir diezgan vienkāršs, ir interesants objekts pētījumā. Vilnis ātrums (υ) - ir pārvietošanās ātrums tās priekšpuses (lokalizāciju visiem punktiem, uz kuru svārstības ir sasniedzis vide brīdī):

υ = √G / ρ,

kur ρ - blīvums no vidējā, G - moduli.

Aprēķinot ātrumu nevajadzētu sajaukt mehāniskus viļņus tādā vidē ar ātrumu kustības vidēja daļiņas, kas ir iesaistītas viļņu procesā. Tā, piemēram, skaņas vilnis izplatās pa gaisu, vidējais ātrums svārstībām tās molekulas pie 10 m / s, bet akustisko viļņu ātrums parastos apstākļos, ir 330 m / s.

Viļņu frontes var būt dažādu veidu, vienkāršākais no tiem ir:

• Lodveida - ko izraisa svārstības gāzveida vai šķidrā vidē. Viļņa amplitūda samazinās, palielinoties attālumam no avota ir apgriezti proporcionāls kvadrāta no attāluma.

Dzīvoklis • - veido plakni, kura ir perpendikulāra viļņu izplatīšanās virzienu. Tas notiek, piemēram, slēgtā virzuļa cilindra, kad tā svārstās. Plakne vilnis ir raksturīga ar gandrīz konstantu amplitūdu. Tās nedaudz samazinās līdz ar attālumu no avota traucējumiem ir saistīta ar pakāpi viskozitātes šķidrā vai gāzveida vidē.

viļņa garums

Saskaņā ar viļņa garuma apzināties attālumu, kas tās priekšpuse ir pārvietots uz laiku, kas ir vienāds ar perioda svārstību vidēja daļiņas:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

kur T - svārstību periods, υ - viļņu ātrums, ω - ciklisks frekvence, ν - biežums svārstības vidēja punktiem.

Tā izplatīšanās ātrums mehāniskās viļņa ir pilnīgi atkarīga no īpašībām vidē, tās garums λ pāreju no viena nesēja uz citu laikā tiek mainīta. Tādā gadījumā svārstību frekvenci ν vienmēr paliek tas pats. Mehānikas un elektromagnētiskie viļņi ir līdzīgi, jo to izplatīšana tiek veikta enerģijas nodošanu, bet nav matērijas nodošana.