امواج مکانیکی: منبع، خواص فرمول

تصور کنید که یک موج مکانیکی، می توان پرتاب سنگ به آب است. محافل ناشی آن و متناوب فرورفتگی و قله - نمونه ای از امواج مکانیکی است. طبیعت آنها چگونه است؟ امواج مکانیکی - یک فرایند انتشار نوسان در رسانه الاستیک.

امواج مویرگی

این امواج مکانیکی وجود دارد با توجه به اثر بر قدرت ذرات از تعامل بین مولکولی مایع و گرانش. مردم به مدت طولانی به مطالعه پدیده. قابل توجه ترین دریا و اقیانوس امواج. با افزایش سرعت باد، آنها را تغییر دهید، و ارتفاع خود را افزایش می دهد. این نیز پیچیده و شکل امواج خود. در اقیانوس، آنها می توانند نسبت ترسناک برسد. یکی از نمونه های بارز ترین نیروی سونامی که نوردد دور همه چیز را در مسیر خود است.

انرژی امواج دریا و اقیانوس

رسیدن به امواج اقیانوس ساحل با یک تغییر شدید در عمق افزایش می یابد. آنها گاهی اوقات ارتفاع چند متر برسد. در چنین لحظات، انرژی جنبشی توده عظیمی از آب موانع خشکی که تحت نفوذ خود به سرعت در حال نابود فرستاده شده است. قدرت و صلابت از گشت و گذار گاهی اوقات ارزش های پر اب و تاب می رسد.

امواج الاستیک

در مطالعه مکانیک نه تنها نوسانات در سطح مایع، بلکه به اصطلاح امواج الاستیک. این اختلال، که در رسانه های مختلف تحت عمل نیروهای الاستیک در آنها توزیع شده است. چنین اغتشاش هر گونه انحراف از ذرات از رسانه از موقعیت تعادل است. یک مثال خوب از امواج الاستیک یک طناب بلند است و یا یک لوله لاستیکی متصل یک پایان به هر چیزی. اگر آن محکم بسته شده است، و پس از آن یک جنبش تیز از طرف برای ایجاد یک دوم (غیر چسبنده) پایان خشم خود، ما می توانیم آن را در سراسر دیدن "اجرا را از طریق" طول طناب به پشتیبانی و منعکس کننده تماس.

منبع امواج مکانیکی

اختلال اولیه افزایش به یک محیط موج می دهد. این است که توسط عمل یک جسم خارجی، که در فیزیک است که منبع از امواج به نام ایجاد می شود. آنها ممکن است به دست انسان، نوسان دار طناب یا سنگ پرتاب به آب است. در مورد که در آن منبع است عمل از مدت زمان کوتاه، در محیط آن است که اغلب یک موج منفرد. هنگامی که "اغتشاش گر" را حرکت نوسانی طولانی، امواج شروع به پدیدار یکی پس از دیگری.

شرایط استفاده از امواج مکانیکی

نوسانات از این نوع همیشه تشکیل شده است. شرط لازم برای ظاهر خود را ظاهر در زمان متوسط اغتشاش مانع او قدرت، در کشش خاص است. آنها به دنبال گرد هم آوردن ذرات همسایه هنگامی که آنها از هم جدا هستند، و بیگانه آنها را از یکدیگر در زمان همگرایی. نیروی الاستیک اقدام در ذرات جدا شده از منبع اختلال، شروع به آنها را بیرون بکشد از تعادل می باشد. با گذشت زمان، تمام قطعات را از رسانه ها در یک حرکت نوسانی است. انتشار چنین ارتعاشات و موج.

امواج مکانیکی در یک محیط الاستیک

در موج الاستیک، دو نوع از حرکت را در همان زمان وجود دارد: نوسانات ذرات و توزیع اغتشاش. آن را به نام موج طولی مکانیکی، که ذرات ارتعاش در امتداد جهت انتشار آن است. به نام موج عرضی، ذرات متوسط است که در سراسر جهت آن انتشار متفاوت است.

خواص امواج مکانیکی

تغییرات (جابجایی) از برخی از لایه های نسبی متوسط به دیگر - آشفتگی در موج طولی حجم و فشرده سازی، و عرضی است. کرنش فشاری است که توسط نیروهای الاستیک همراه است. در این کرنش برشی در ارتباط با ظهور نیروهای الاستیک منحصرا در مواد جامد است. لایه تغییر برای رسانه های گازی و مایع از این رسانه ها توسط وقوع نیروی گفت همراه نیست. با توجه به خواص آن، امواج طولی می تواند در هر رسانه ها، و متقابل انتشار - به طور انحصاری جامد.

خواص امواج آب

امواج در سطح مایع طولی و یا عرضی است. آنها پیچیده تر، به اصطلاح شخصیت طولی و عرضی می باشد. در این مورد، ذرات مایع circumferentially یا بیضی کشیده است. حرکت دایره ای از ذرات در سطح مایع، و به ویژه هنگامی که ارتعاشات بزرگ با حرکت آهسته و پیوسته خود را در طول جهت انتشار موج همراه است. این است که این خواص امواج مکانیکی در آب باعث می شود که ظاهر در بانک ها از غذاهای دریایی های مختلف است.

فرکانس امواج مکانیکی

اگر متوسط الاستیک (مایع، جامد، گاز) برای شروع ذرات نوسان آن، با توجه به تعامل بین آنها، آن را با سرعت u منتشر خواهد شد. بنابراین، اگر در یک محیط گازی یا مایع در بدن نوسان باشد، آن را حرکت منتقل شده به تمام ذرات مجاور شروع می شود. آنها خواهد شد در روند زیر و غیره است. در این مرحله متوسط همه چیز خواهد فرکانس برابر با فرکانس از بدن نوسان برابر نوسان. این فرکانس موج است. به عبارت دیگر، این مقدار می تواند به عنوان فرکانس نوسان نقاط در یک محیط که در آن موج منتشر.

بلافاصله آن را ممکن است روشن است که چگونه این فرایند رخ می دهد. با امواج مکانیکی همراه انرژی انتقال حرکت نوسانی را از منبع آن به حاشیه از متوسط. در آن بوجود می آیند موج به اصطلاح تغییر شکل دوره ای از یک نقطه به نقطه دیگر انجام شده است. در انجام این کار، ذرات از رسانه ها با موج حرکت نمی کند همراه است. آنها محدوده نزدیک به موقعیت تعادل آن است. به همین دلیل است که توزیع امواج مکانیکی با انتقال مواد از یک مکان به مکان دیگر همراه نیست. در امواج مکانیکی از فرکانس های مختلف. بنابراین، آنها را به باند تقسیم می شوند و ایجاد یک مقیاس خاص. فرکانس واحد هرتز (Hz) اندازه گیری.

فرمول اساسی

موج مکانیکی، فرمول محاسبه است که کاملا ساده است، یک شی جالب از مطالعه است. سرعت موج (υ) - با سرعت در حال حرکت از مقابل آن (منبع تمام نقاط که نوسان است محیط زیست در حال حاضر رسیده) است:

υ = √G / ρ،

که در آن ρ - چگالی متوسط، G - مدول.

هنگام محاسبه سرعت باید امواج مکانیکی در یک محیط با سرعت حرکت ذرات متوسط که در یک فرآیند موجی درگیر اشتباه گرفته شود. بنابراین، برای مثال، موج صدا منتشر از طریق هوا به طور متوسط نوسانات سرعت مولکولهای آن در 10 m / s و، در حالی که سرعت موج های صوتی در شرایط عادی، 330 m / s است.

جبهه موج می توانید از انواع مختلف باشد، ساده ترین آنها عبارتند از:

• دریچه های توپ - ناشی از نوسانات در محیط گازی یا مایع. کاهش دامنه موج با افزایش فاصله از منبع معکوس با مربع فاصله متناسب است.

• تخت - نشان دهنده یک هواپیما است که عمود بر جهت انتشار موج. آن رخ می دهد، برای مثال، در یک سیلندر پیستونی بسته زمانی که نوسان دومی. موج هواپیما توسط دامنه تقریبا ثابت است. کاهش اندک آن با فاصله از منبع اغتشاش با درجه ویسکوزیته متوسط گازی یا مایع همراه است.

طول موج

تحت طول موج متوجه فاصله ای که جلوی آن است که در یک زمان به دوره نوسان ذرات متوسط برابر است نقل مکان کرد:

λ = υT = υ / V = 2πυ / ω،

که در آن T - دوره نوسان، υ - سرعت موج، ω - فرکانس چرخهای، ν - فرکانس نوسانات از نقاط متوسط.

از آنجا که سرعت انتشار موج مکانیکی طور کامل وابسته به از محیطی است، λ طول آن در طول انتقال از یک محیط به دیگری تغییر است. در این مورد، نوسان ν فرکانس همیشه یکسان باقی می ماند. مکانیک و امواج الکترومغناطیسی که توزیع آنها است که از در انتقال انرژی انجام مشابه هستند، اما بدون انتقال ماده وجود دارد.