/ Mechanické vlny: zdroj, vlastnosti, vzorce

Mechanické vlny: zdroj, vlastnosti, vzorce

Představte si, jaké jsou mechanické vlny,házet kámen do vody. Kruhy, které se na něm objevují, střídavé prohlubně a hřebeny jsou příkladem mechanických vln. Jaká je jejich podstata? Mechanické vlny jsou proces šíření vibrací v elastických médiích.

Vlny na povrchu kapalin

Takové mechanické vlny existují díkyvliv na částice kapalinových sil intermolekulárních interakcí a gravitace. Lidé tento fenomén již dlouho studovali. Nejpozoruhodnější jsou oceánské a mořské vlny. Jak se zvyšuje rychlost větru, mění se a jejich výška se zvyšuje. Také tvar vln je složitější. V oceánu mohou dosáhnout děsivých proporcí. Jedním z nejživějších příkladů moci je tsunami, které zametá všechno na své cestě.

Energie mořských a oceánských vln

Mechanické vlny
Dochází k břehu, mořské vlny jsou ostrézměny hloubky. Občas dosahují výšky několika metrů. V takových časech se kinetická energie kolosální hmoty vody přenáší na pobřežní překážky, které se pod jejich vlivem rychle zhroutí. Síla surfování někdy dosahuje grandiózních hodnot.

Elastické vlny

V mechaniky, nejen kolísánípovrch kapaliny, ale také tzv. elastické vlny. Jedná se o poruchy, které se šíří v různých médiích pod působením elastických sil v nich. Taková porucha je jakákoliv odchylka částic daného média od rovnovážné polohy. Dobrým příkladem elastických vln je dlouhé lano nebo pryžová trubice, která je k němu připojena na jednom konci. Je-li napjatá, a pak prudký pohyb strany k vytvoření druhého (nelepivé) ukončit své rozhořčení, můžeme vidět všechno přes „projít“ délky lana na podporu a odrážejí zpět.

Zdroj mechanických vln

Vlastnosti mechanických voltů

Počáteční porucha vede k vzhledu vstřední vlny. Je to způsobeno působením nějakého cizího těla, které se ve fyzice nazývá zdrojem vlny. Mohou to být ruka člověka, který hodil lano nebo kámen hodil do vody. V případě, kdy je působení zdroje přechodné povahy, v médiu často vzniká jediná vlna. Když "disturber" dělá dlouhé oscilační pohyby, vlny se začínají objevovat jeden za druhým.

Podmínky pro tvorbu mechanických vln

Takové oscilace nejsou vždy vytvořeny. Nutnou podmínkou pro jejich vzhled je vzhled, ve chvíli, kdy je médium narušeno, silám, které mu brání, zejména pružnost. Mají tendenci přivést sousední částice blíže, když se rozcházejí, a odvádějí je od sebe v okamžiku sbližování. Síly pružnosti působící na částice vzdálené od zdroje rušení začínají je odstraňovat z rovnováhy. Časem se všechny částice média podílejí na jednom vibračním pohybu. Propagace takových oscilací je také vlna.

Mechanické vlny v elastickém médiu

V elastické vlně existují dva typy pohybusoučasně: oscilace částic a šíření poruchy. Podélná vlna je mechanická vlna, jejíž částice oscilují ve směru jejího šíření. Vlna se nazývá příčná, částice média kmitá ve směru šíření.

Vlastnosti mechanických vln

Mechanické vlny jsou
Poruchy v podélných vlnách jsouvyfrézování a stlačení a v příčných posunech (posunutí) určitých vrstev média vzhledem k ostatním. Kompresní deformace doprovází vzhled elastických sil. V tomto případě je smyková deformace spojena s výskytem elastických sil výhradně v pevných látkách. V plynných a kapalných médiích není strkání vrstev těchto médií doprovázeno výskytem této síly. Díky svým vlastnostem se podélné vlny mohou šířit v jakémkoli médiu a příčné vlny - výhradně v pevných médiích.

Vlastnosti vln na povrchu kapalin

Vlny na povrchu kapaliny nejsou podélné a nepříčné. Mají složitější, tzv. Podélně-příčný charakter. V tomto případě se částice tekutiny pohybují podél kruhu nebo podél podlouhlých elips. Kruhové pohyby částic na povrchu kapaliny a obzvláště s velkými oscilacími jsou doprovázeny jejich pomalým, ale nepřetržitým pohybem ve směru šíření vln. To jsou tyto vlastnosti mechanických vln ve vodě, které způsobují vzhled na pobřeží různých mořských živočichů.

Frekvence mechanických vln

Mechanické vlny (vzorce)
Pokud je v elastickém médiu (kapalina,plynný), aby vyvolal vibrace jeho částic, pak v důsledku vzájemného působení se bude šířit rychlostí u. Takže pokud je v plynném nebo kapalném médiu vibrační tělo, pak jeho pohyb začne být přenášen na všechny částice sousedící s ním. Budou zahrnovat následující procesy a tak dále. V tomto případě absolutně všechny body média způsobí kmity stejného kmitočtu, které se rovnají frekvenci oscilačního tělesa. Je to frekvence vlny. Jinými slovy, tato hodnota může být charakterizována jako frekvence kmitů bodů v médiu, kde se vlna šíří.

Najednou to může být nejasnétento proces nastane. Při mechanických vlnách je spojen přenos vibrační energie od jejího zdroje k okraji média. Během této doby dochází k tzv. Periodickým deformacím přenášeným vlnou z jednoho místa do druhého. V tomto případě se částice média nepohybují společně s vlnou. Oscilají vedle své rovnovážné polohy. Proto šíření mechanické vlny není doprovázeno přenosem hmoty z jednoho místa na druhé. Mechanické vlny mají jinou frekvenci. Proto byly rozděleny do rozmezí a vytvořily speciální měřítko. Frekvence je měřena v Hz (Hz).

Základní vzorce

Zdroj mechanických vln
Mechanické vlny, jejichž výpočetní vzorceponěkud jednoduché, jsou zajímavým předmětem studia. Rychlost vlny (υ) je rychlost jejího frontu (místo všech bodů, na které oscilace média v daném okamžiku dosáhla):

υ = √G / ρ,

kde ρ je hustota média a G je modul pružnosti.

Při výpočtu nezaměňujte rychlost mechanickýchvln v médiu s rychlostí pohybu částic média, které se podílejí na vlnovém procesu. Takže například zvuková vlna ve vzduchu se šíří průměrnou rychlostí vibrací svých molekul při rychlosti 10 m / s, zatímco rychlost zvukové vlny za normálních podmínek je 330 m / s.

Mechanické a elektromagnetické vlny
Přední strana vln je různého druhu, z nichž nejjednodušší jsou:

• Koule - způsobené vibracemi v plynném nebo kapalném médiu. Amplituda vlny se v tomto případě snižuje, protože vzdálenost od zdroje je nepřímo úměrná čtverci vzdálenosti.

• Plochý - představuje rovinu, kteráje kolmá na směr šíření vlny. Vyskytuje se například v uzavřeném pístovém válci, když dochází k oscilačním pohybům. Rovinná vlna je charakterizována téměř konstantní amplitudou. Jeho nevýznamný pokles při odklonu od rušivého zdroje souvisí se stupněm viskozity plynného nebo kapalného média.

Vlnová délka

Podle vlnové uvědomovat vzdálenosti, že jeho přední se pohybuje v době, která se rovná době kmitání středních částic:

λ = υT = υ / v = 2ππ / ω,

kde T je doba oscilace, υ je vlnová rychlost, ω je cyklická frekvence, ν je frekvence vibrací bodů média.

Vzhledem k rychlosti šíření mechanickéhovlna je zcela závislá na vlastnostech média a jeho délka λ se mění během přechodu z jednoho média do druhého. Frekvence vibrací v vždy zůstává stejná. Mechanické a elektromagnetické vlny jsou podobné tomu, že přenášejí energii, ale nedochází k přenosu hmoty.

Přečtěte si více: