Mehanske valovi: vir, lastnosti formulo

Predstavljajte si, kaj lahko mehansko valovanje, se vrže kamen v vodo. Krogi njih izhajajo in se izmenično korita in grebeni - je primer mehanskih valov. Kaj je njihova narava? Mehanske valovi - proces širjenja nihanja v elastičnem medijih.

kapilarne valovi

Take mehanski valovi obstajajo zaradi učinka na trdnost delcev intermolekularno interakcijo tekočine in teže. Ljudje že dolgo študirajo pojav. Najpomembnejše so morje in valovi oceana. S povečanjem hitrosti vetra, se spreminjajo, in njihova višina poveča. Prav tako je zapletena in oblika valov samih. V oceanu, ki jih lahko dosežejo zastrašujoče razsežnosti. Eden od najbolj očitnih primerov so sila cunami, ki spušča stran vse, kar je v svoji poti.

Energija morskih in oceanskih valov

Doseganje shore ocean valovi z velikimi spremembami v globino povečuje. Včasih dosežejo višino nekaj metrov. V takih trenutkih, kinetična energija se ogromne mase vode poslal kopnem ovire, ki pod svojim vplivom hitro uničili. Moč surf včasih doseže veličastnih vrednosti.

elastične valove

V študiji mehanike ne samo nihanj površino tekočine, temveč tudi tako imenovane elastične valove. Ta motnja, ki so razporejeni v različnih medijih v okviru akcije elastičnih sil v njih. Taka perturbacija je vsak odmik delcev medija iz ravnovesnega položaja. Dober primer elastičnih valov je dolgo vrv ali gume cev pritrjena en konec ničesar. Če je napeta, nato pa ostro gibanje strani ustvariti drugo (nelepljivo) konča svoje ogorčenje, lahko smo videli vse nad "teče skozi" dolžino vrvi za podporo in odražajo nazaj.

Vir mehanskih valovanj

Primarni motnje povzroča okolju valov. To je posledica delovanja tujka, ki je v fiziki imenuje vir valov. Ti lahko človeška roka, ziblje vrv ali kamen vrže v vodo. V primeru, da ima vir delovanje kratek čas, v mediju je pogosto en sam val. Ko je "Izgrednik" bo dolgo nihajoče gibanje, valovi začnejo pojavljati eden za drugim.

Pogoji mehanskih valovanj

Nihanja te vrste niso vedno oblikujejo. Predpogoj za njihov videz je nastop v času motnje medija mu ovira moč, posebno elastičnost. Prizadevajo si, da bi skupaj sosednje delce, ko so ločeni, in jih odtujila drug od drugega v času konvergence. elastična sila na delce, ki se ločijo od vira motenj, jih začela vleči iz ravnotežja. Sčasoma so vsi koščki medijev vpleten v nihajočega gibanja. Razmnoževanje teh vibracij in valov.

Mehanske valovi v elastičnega medija

V elastičnega val, obstajata dve vrsti gibanja hkrati: nihanje delcev in porazdelitev motnje. To se imenuje vzdolžno mehansko val, ki delci vibrirajo vzdolž smeri njenega razmnoževanja. Klical prečnih valov, srednje delci, ki se razlikujejo po svoji smer širjenja.

Lastnosti mehanskih valov

Motenj v vzdolžni Wave je redčenje in stiskanje in prečno - Prestavi (pomikov) nekaterih slojev srednji glede na drugo. Tlačna sev spremlja elastične sile. Na tej strižne obremenitve , povezane s pojavom elastičnih sil izključno v trdnem stanju. Plinast in tekoči medij premik plast teh medijev ne spremlja pojava omenjene sile. Zaradi svojih lastnosti lahko longitudinalno valovanje širi v vseh medijih, in vratnico - samo trdna.

Lastnosti vodnih valov

Valovi na površino tekočine ne vzdolžni ali prečni. So bolj zapletena, tako imenovani vzdolžni in prečni značaj. V tem primeru so delci gibom obodno ali podolgovate elipse. Krožna gibanja delcev na površino tekočine, in še posebej, če so velike vibracije spremlja počasno ampak kontinuiranem vzdolž smeri širjenja valovanja. Prav te lastnosti mehanskih valov v vodi povzroči nastop na bregovih različnih morskih sadežev.

Frekvenčni mehanski valovi

Če elastično sredstvo (tekoči, trdni, plinasto) začeti z oscilacije delce, zaradi interakcije med njimi, bo širijo s hitrostjo u. Torej, če je v plinastem ali tekočem mediju v nihajočega telesa, se začne gibanje prenaša na vse sosednje delec. Bodo vključeni v proces sledi in tako naprej. Na tej točki se bo vse srednje nihajo enako frekvenco, enako frekvenco nihajočega telesa. To je frekvenca valovanja. Z drugimi besedami, lahko ta vrednost lahko opišemo kot nihanje frekvence v mestih v okolju, kjer je val razširja.

Takoj morda ne bo jasno, kako se ta proces. Z mehanskimi valovi, povezanih z energijo prenosa nihajni gibanja od izvira do obrobja medija. Med ki nastanejo tako imenovani periodično deformacijo vala izvaja od ene do druge točke. Pri tem delci medija ne premikajo skupaj z valom. Te segajo skoraj do njenega ravnotežnem položaju. To je razlog, zakaj se porazdelitev mehanskih valov ne spremlja prenos materiala iz enega kraja v drugega. V mehanski valovi različnih frekvenc. Zato so razdeljeni v pasovih in ustvarili posebno lestvico. Frekvenca se meri v hercih (Hz).

osnovna formula

Mehansko val, formula za izračun, ki je dokaj preprost, je zanimiv predmet preučevanja. Hitrost vala (υ) - je ganljiv hitrost njenega spredaj (na mesto vseh mest, do katerih je nihanje dosežen okolje v tem trenutku):

υ = √G / ρ,

kjer je ρ - gostota medija, G - modul.

Pri izračunu hitrosti ne bi smeli zamenjevati mehanskih valov v mediju s hitrostjo gibanja srednjih delcev, ki so vključene v proces valov. Tako, na primer, zvok val širi skozi zrak s povprečno nihanja hitrosti njenih molekul nad 10 m / s, medtem ko je akustični hitrost valovanja v normalnih pogojih, je 330 m / s.

Wavefront so lahko različnih tipov, najenostavnejši, ki so:

• Sferični - nihanja v plinastem ali tekočem mediju povzročila. amplitude vala zmanjša s povečanjem razdalje od vira se je obratno sorazmerna s kvadratom razdalje.

Stanovanje • - predstavlja ravnino, ki je pravokotna na smer širjenja valov. To se zgodi na primer v zaprtem batni cilinder kadar ta niha. Ravnina valu označen s skoraj konstantno amplitudo. Rahel upad pri razdalji od vira motenj je povezana s stopnjo viskoznosti tekočine ali plinastem mediju.

Valovna dolžina

Pod valovni dolžini zavedajo razdaljo, ki je njen sprednji premakne v času, ki je enaka obdobja nihanja srednje delcev:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

kjer je T - obdobja nihanja, υ - hitrost vala, ω - ciklični frekvenca, ν - frekvenca nihanja srednje pik.

Ker je ta razmnoževalni hitrost mehanskih valov v celoti odvisna od lastnosti medija, se spremeni njegova dolžina λ med prehodom iz enega medija v drugega. V tem primeru je frekvenca nihanja ν vedno ostaja enaka. Mehanske in elektromagnetni valovi so podobni po tem, da je njihova distribucija izvaja na prenos energije, vendar ne gre za prenos snovi.