Unde mecanice: sursa, proprietățile formulei

Imaginați-vă ce un val mecanic, poate fi aruncat o piatră în apă. Cercuri care rezultă în aceasta și alternează jgheaburi și coame - este un exemplu al undelor mecanice. Care este natura lor? Undele mecanice - un proces de propagare oscilație în medii elastice.

valuri capilarelor

Astfel de unde mecanice exista datorită efectului asupra rezistenței particulelor interacțiunii intermolecular de lichid și gravitate. Oamenii au fost mult timp studierea fenomenului. Cele mai notabile sunt mare și ocean valuri. Odată cu creșterea vitezei vântului, se schimbă, și înălțimea lor crește. De asemenea, este complicat și forma valurilor în sine. În ocean, ei pot ajunge la proporții înfricoșătoare. Unul dintre cele mai evidente exemple sunt forța de tsunami-ul care va spulbera totul în calea sa.

Energia valurilor mării și oceanelor

Ajungând valuri țărm ocean cu o schimbare bruscă în adâncimea crește. Ei, uneori, ajunge la o înălțime de câțiva metri. În astfel de momente, energia cinetică a masei enorme de apă este trimis obstacole pe uscat , care sub influența ei au distrus rapid. Puterea de surf atinge uneori valori grandioase.

unde elastice

În studiul mecanicii nu numai fluctuații în suprafața lichidului, dar, de asemenea, așa-numitele unde elastice. Această tulburare, care sunt distribuite în diferite medii sub acțiunea forțelor elastice din ele. O astfel de perturbație este orice abatere a particulelor mediului din poziția de echilibru. Un bun exemplu de unde elastice este o frânghie lungă sau un tub de cauciuc atașat un capăt la nimic. Dacă este întinsă, și apoi o mișcare bruscă a părții de a crea un al doilea (non-lipicios) se încheie indignarea, putem vedea peste tot „alerga prin“ lungimea cablului la suport și se reflectă înapoi.

Sursa undelor mecanice

tulburare primară dă naștere unui mediu val. Aceasta este cauzată de acțiunea unui corp străin, care în fizică se numește sursa de valuri. Acestea pot fi o mână de om, legănându frânghie sau piatră aruncată în apă. În cazul în care sursa are acțiunea de scurtă durată, în mediul este adesea un singur val. Când „perturbatorul“ face mișcare oscilatorie lung, unde încep să apară unul după altul.

Condiții de unde mecanice

Fluctuațiile de acest fel nu sunt formate întotdeauna. O condiție prealabilă pentru aspectul lor este apariția în momentul mediu perturbatiilor împiedică să-l putere, în special elasticitate. Ei caută să aducă laolaltă particulele vecine atunci când acestea sunt separate, și să le înstrăineze unul de altul, la momentul de convergență. forța elastică care acționează asupra particulelor desprinse de sursa de perturbare, începe să-i scoată din echilibru. De-a lungul timpului, toate piesele de mass-media sunt implicate într-o mișcare oscilatorie. Propagarea unor astfel de vibrații și un val.

unde mecanice într-un mediu elastic

În valul elastic, există două tipuri de mișcare, în același timp: oscilațiile particulelor și distribuția perturbației. Se numește undă mecanic longitudinal, care particulele vibreaza de-a lungul direcției de propagare a acestuia. Numita unda transversala, particule medii care variază direcția de propagare.

Proprietățile undelor mecanice

Perturbațiile unda longitudinală este o rarefiere și compresiune și transversală - schimburi (deplasări) ale unor straturi relativ mediu spre celălalt. tulpina compresiv este însoțită de forțe elastice. La această tulpină de forfecare asociată cu apariția unor forțe elastice exclusiv în solide. Stratul gazos și lichid de schimbare media acestor medii nu este însoțită de apariția forței menționat. Datorită proprietăților sale, unde longitudinale se pot propaga în orice mass-media, și cross - exclusiv solide.

Proprietățile valuri de apă

Valurile de pe suprafața lichidului nu longitudinală sau transversală. Ele sunt mai complexe, așa-numitul caracter transversal și longitudinal. În acest caz, particulele de fluid muta circumferential sau elipse alungite. Mișcarea de circulare a particulelor la suprafața lichidului, și în special atunci când vibrațiile mari sunt însoțite de mișcarea lor lentă , dar continuă , de-a lungul direcției de propagare a undei. Este aceste proprietăți ale undelor mecanice în apă cauzează apariția pe malurile diferite fructe de mare.

Frecventa undelor mecanice

Dacă mediul elastic (lichid, solid, gazos) pentru a iniția particulele sale de oscilație, datorită interacțiunii dintre ele, se va propaga cu viteza u. Astfel, dacă într-un mediu gazos sau lichid va fi în corp oscilant, începe mișcarea transmisă tuturor particulelor adiacente. Acestea vor fi implicate în procesul de mai jos și așa mai departe. La acest punct mediu totul va oscila de frecvență egală cu frecvența egală a corpului oscilant. Este frecvența undei. Cu alte cuvinte, această valoare poate fi descrisă ca frecvența de oscilație puncte într - un mediu în care unda se propagă.

Imediat este posibil să nu fie clar modul în care are loc acest proces. Cu unde mecanice asociate transferul de energie de mișcare oscilantă de la izvor până la periferia mediului. În timpul care apar așa-numitele val de deformare periodice efectuate de la un punct la altul. Procedând astfel, particulele de mediu nu se deplasează de-a lungul cu val. Acestea variază de aproape de poziția sa de echilibru. Acesta este motivul pentru care distribuția undelor mecanice nu sunt însoțite de transferul materialului de la un loc la altul. În valurile mecanice de frecvențe diferite. Prin urmare, acestea sunt împărțite în benzi și a creat o scară specială. Frecvența este măsurată în hertzi (Hz).

formula de bază

val mecanică, formula de calcul care este destul de simplu, este un obiect interesant de studiu. Viteza de undă (υ) - este o viteză de deplasare de partea sa frontală (locul geometric al tuturor punctelor la care oscilațiilor a ajuns mediu în acest moment):

υ = √G / ρ,

unde ρ - densitatea mediului, G - modulul.

La calcularea vitezei nu trebuie confundate unde mecanice într-un mediu cu o viteză de deplasare a particulelor medii care sunt implicate într-un proces de val. Astfel, de exemplu, unda sonoră se propagă prin aer la o medie fluctuațiile de viteză ale moleculelor sale la 10 m / s, iar viteza undei acustice în condiții normale, este de 330 m / s.

Wavefront pot fi de diferite tipuri, cele mai simple dintre care sunt:

• sferice - cauzate de fluctuațiile în mediul gazos sau lichid. Scăderile amplitudinii undei cu creșterea distanței de la sursa este invers proporțională cu pătratul distanței.

Plat • - reprezintă un plan care este perpendicular pe direcția de propagare a undei. Aceasta are loc, de exemplu, într-un cilindru cu piston închis atunci când acesta din urmă oscilează. Valul plan este caracterizat prin amplitudine aproape constantă. scădere ușoară cu distanța de la sursa de perturbare este asociată cu gradul de vâscozitate al mediului lichid sau gazos.

lungime de undă

Sub lungime de undă realiza distanța pe care partea sa frontală este mutat într - un timp care este egală cu perioada de oscilație a particulelor medii:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

unde T - perioada de oscilație, υ - viteza de undă, ω - frecvența ciclică, ν - frecvența oscilațiilor punctelor medii.

Deoarece viteza de propagare a undei mecanice este complet dependentă de proprietățile mediului, λ lungimea lui în timpul tranziției de la un mediu la altul este schimbat. În acest caz, frecvența de oscilație vA rămâne mereu aceeași. Mecanice și undele electromagnetice sunt similare prin aceea că distribuția lor se efectuează la transferul de energie, dar nu există nici un transfer de materie.