Mekanika ondoj: la fonto, la propraĵoj de la formulo

Imagu kion mekanika ondo, povas esti ĵetante ŝtonon en la akvon. Rondoj levitaj en ĝi kaj estas alternaj trogojn kaj krestoj - estas ekzemplo de la mekanikaj ondoj. Kio estas ilia naturo? Mekanika ondoj - procezo de oscilado disvastigo en elasta amaskomunikiloj.

capilar ondoj

Tia mekanikaj ondoj ekzisti pro la efiko sur partiklo forto de intermoleculares interago de likva kaj gravito. Homoj jam delonge studis la fenomenon. Plej rimarkinda estas la maro kaj oceano ondoj. Kun kreskanta vento rapidoj, ili ŝanĝas, kaj la alteco pliigas. Ĝi estas ankaŭ komplikita kaj formo de la ondoj mem. En la oceano, ili povas atingi timiga proporcioj. Unu el la plej evidentaj ekzemploj estas la forto de la cunamo kiu balaas for ĉiu al lia paŝo.

La energio de la maro kaj oceano ondoj

Atingante bordo oceano ondoj kun akra ŝanĝo en la profundo pliigas. Ili kelkfoje atingi altecon de pluraj metroj. En tiaj momentoj, la kineta energio de la enorma maso de akvo estas sendita onshore obstakloj ke sub ĝia influo rapide detruita. La forto de la surf kelkfoje atingas grandioza valorojn.

elastaj ondoj

En mekaniko studo ne nur fluktuoj en la likva surfaco, sed ankaŭ tiel nomata elastaj ondoj. Tiu perturbo, kiuj estas distribuitaj en malsamaj amaskomunikiloj sub la ago de elasta fortoj en ili. Tia perturbo estas ajna devio de la partikloj de la medio de la ekvilibro pozicio. Bona ekzemplo de elastaj ondoj estas longa ŝnuro aŭ kaŭĉuka tubo konektita unu finon al io ajn. Se estas rigidaj, kaj poste akra movado de la flanko por krei duan (ne-glueca) fini lia indigno, oni povas vidi ĝin tra la "kuri tra" la longo de la ŝnuro al la subteno kaj pripensi dorso.

Fonto de mekanikaj ondoj

Ĉefa perturbo sekvigas ondo medio. Ĝi estas kaŭzita de la ago de fremda korpo, kiu en fiziko estas nomita la fonto de la ondoj. Ili eble estas la homa mano, balanciĝantaj ŝnuro aŭ ŝtono ĵetita en akvon. En la kazo kie la fonto havas la agadon de mallonga daŭro, en la meza estas ofte sola ondo. Kiam la "perturbanto" ili longe _oscillatory_ moviĝo, ondoj komencas ŝpruci unu post alia.

Kondiĉoj de mekanikaj ondoj

Fluctuaciones de tiu speco ne estas ĉiam formitaj. A antaŭkondiĉo por ilia apero estas la apero en la momento de perturba meza malhelpa lin forto, precipe elasteco. Ili celas kunigi najbara partikloj kiam ili estas apartaj, kaj fremdigas ilin unu de la alia en la tempo de convergencia. elasta forto aganta sur la partikloj dekroĉita de la fonto de perturbo, komencas tiri ilin el ekvilibro. Kun la tempo, ĉiuj pecoj de amaskomunikiloj estas implikita en _oscillatory_ moviĝo. Disvastigo de tiaj vibrojn kaj ondo.

Mekanika ondoj en elasta medio

En la elasta ondo, estas du specoj de moviĝo samtempe: la osciladoj de la partikloj kaj la dissendo de la perturbo. Ĝi nomis longitudinales mekanikaj ondo, kiu eroj vibri laŭ la direkto de lia disvastigo. Nomita transversa ondo, meza partikloj kiuj varias trans ĝia direkto de disvastigo.

La proprietoj de mekanikaj ondoj

Perturboj en la longitudinal ondo estas expansiva kaj compresión, kaj transversa - ŝanĝoj (movojn) de iuj tavoloj de la meza relativa al la alia. Compresivos streĉo akompanas elastaj fortoj. Je tiu tondi streĉo asociita kun la apero de elastaj fortoj ekskluzive en solidoj. La gasa kaj likva amaskomunikilaro movo tavolo de tiuj amaskomunikiloj ne akompanas de la okazo de diris forton. Pro liaj proprietoj, longitudinal ondoj povas propagi en kiu ajn rimedo kaj kruco - ekskluzive solida.

Akvo ondoj

La ondoj sur la likva surfaco ne longitudinal aŭ transversa. Ili estas pli kompleksa, la tiel nomata longitudinales kaj transversaj karaktero. En ĉi tiu kazo, la fluido partikloj movi circumferentially aŭ plilongigita elipso. La cirkla moviĝo de partikloj en la likva surfaco, kaj precipe kiam granda vibrojn estas akompanitaj de lia malrapida sed kontinua moviĝo laŭ la direkto de disvastigo de la ondoj. Estas ĉi tiuj propraĵoj de mekanikaj ondoj en la akvo kaŭzas la apero borde de diversaj mariskoj.

Ofteco mekanikaj ondoj

Se la elasta meza (likva, solida, gasa) por komenci lian oscilado partikloj, pro la interago inter ili, ĝi propagas kun rapido u. Tiel, se en gasa aŭ likva meza estos la oscilanta korpo, ĝi komencas movadon transdonitaj al ĉiuj najbaraj partiklo. Ili estos implikita en la procezo de sekvan ktp. Ĉi tie ĉio meza oscilos egala frekvenco egalas al la frekvenco de la oscilanta korpo. Estas la ofteco de la ondo. Alivorte, ĉi tiu valoro povas esti priskribita kiel la oscilado frekvenco punktoj en medio kie la ondo propagas.

Tuj ĝi eble ne estas klara, kiel tiu procezo okazas. Kun mekanikaj ondoj asociitaj _oscillatory_ moviĝo transigo energio de ĝia fonto ĝis la periferio de la mediumo. Dum tiu ekesti tiel nomata perioda deformación ondo forportis de unu punkto al alia. Tion farante, la eroj de la meza ne movas kune kun la ondo. Ili intervalas proksime al ĝia egalpeza pozicio. Tial la distribuo de la mekanikaj ondoj ne akompanita per la transigo de la materialo de unu loko al alia. En la mekanikaj ondoj de malsamaj oftecoj. Tial, ili estas dividitaj en grupojn kaj kreis specialan skalo. La ofteco estas mezurata en hercoj (Hz).

baza formulo

Mekanika ondo, ŝtono formulo kiu estas sufiĉe simpla, estas interesa studobjekto. La ondo rapido (υ) - estas movanta rapideco de ĝia antaŭa (la locus de ĉiuj punktoj por kiuj la oscilado atingis medio en la momento):

υ = √G / ρ,

kie ρ - denseco de la mediumo, G - modulo.

Kiam kalkulanta la rapido devus ne esti konfuzita mekanikaj ondoj en meza kun rapido de movado de la meza partikloj kiuj estas implikitaj en ondo procezo. Tiel, ekzemple, la sono ondo propagas tra la aero al duona rapido fluctuaciones de lia molekuloj ĉe 10 m / s, dum la akustika ondo rapido en normalaj kondiĉoj, estas 330 m / s.

Wavefront eblas de malsamaj tipoj, la plej simpla el kiuj estas:

• Sfera - kaŭzitaj de ŝanĝiĝoj de la gasa aŭ likva rimedo. La ondo amplitudo malpliiĝas kun kreskanta distanco de la fonto estas inverse proporcia al la kvadrato de la distanco.

Plata • - reprezentas aviadilon kiu estas perpendikulara al la disvastigo de la ondoj direkto. Ĝi okazas, ekzemple, en fermita piŝto cilindron kie ĉi-lasta oscilas. La aviadilo ondo estas karakterizita per preskaŭ konstanta amplekso. Pli malpeza malpliigo distanco el la fonto de perturbo estas rilata al la grado de viskozeco de la likva aŭ gasa medio.

ondolongo

Sub ondolongo realigi la distanco, kiun lia antaŭa moviĝas en tempo kiu egalas la periodo de oscilado de la meza partikloj:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

kie T - oscilado periodo, υ - ondo rapido, ω - cikla frekvenco, ν - frekvenco de osciloj de la meza punktoj.

Ekde la disvastigo rapido de la mekanikaj ondo estas tute dependa de la bienoj de la meza, ĝia longo λ dum la transiro de unu meza al alia estas ŝanĝita. En ĉi tiu kazo, la oscilado frekvenco ν ĉiam restas la sama. Mekanika kaj elektromagnetaj ondoj estas similaj en tiu ilia disdonado efektivigas en la transporto de energio, sed ekzistas neniu translokigo de afero.