Mechanische golven: de bron, de eigenschappen van de formule

Stel je voor wat een mechanische golf, kan het gooien van een steen in het water. Cirkels daarin ontstaan en worden afwisselend dalen en toppen - is een voorbeeld van de mechanische golven. Wat is hun aard? Mechanische golven - een proces oscillatie propagatie in elastische media.

capillaire golven

Dergelijke mechanische golven bestaan als gevolg van het effect op deeltjessterkte van de intermoleculaire wisselwerking van vloeistof en de zwaartekracht. Mensen zijn al lange tijd het bestuderen van het fenomeen. Het meest opvallend zijn de golven op zee en oceaan. Met de toenemende windsnelheden, ze veranderen, en hun hoogte toeneemt. Het is ook ingewikkeld en de vorm van de golven zelf. In de oceaan, kunnen ze angstaanjagende proporties. Een van de meest voor de hand liggende voorbeelden zijn de kracht van de tsunami die weg veegt alles op zijn weg.

De energie van de golven op zee en oceaan

Het bereiken van de kust golven van de zee met een scherpe verandering in de diepte toeneemt. Ze bereiken soms een hoogte van enkele meters. Op zulke momenten, de kinetische energie van is de enorme watermassa gestuurd onshore obstakels die onder zijn invloed snel vernietigd. De kracht van de branding bereikt soms grandioze waarden.

elastische golven

Mechanica onderzoek niet alleen fluctuaties in het vloeistofoppervlak, maar ook zogenaamde elastische golven. Deze verstoring, die zijn verdeeld in verschillende media onder invloed van elastische krachten in hen. Dergelijke verstoring is een afwijking van de deeltjes van het medium uit de evenwichtspositie. Een goed voorbeeld van elastische golven is een lang touw of rubberen slang bevestigd ene uiteinde iets. Als het strak en volg een scherpe beweging van de zijde met een tweede (niet-kleverig) maken een einde zijn verontwaardiging, kunnen we het allemaal via "doorlopen" de lengte van de kabel aan de drager en terug reflecteren.

Bron van mechanische golven

Primaire verstoring leidt tot een golf omgeving. Het wordt veroorzaakt door de inwerking van een vreemd lichaam, dat op fysica de bron van de golven wordt genoemd. Zij kunnen een menselijke hand te zijn, wuivende touw of steen in het water gegooid. In het geval dat de bron de werking van korte duur, in het medium is vaak een enkele golf. Wanneer de "verstoorder" van lang oscillerende beweging, golven beginnen te ene na de andere te voorschijn komen.

Termen van mechanische golven

Schommelingen van deze soort zijn niet altijd gevormd. Voorwaarde voor hun uiterlijk is het verschijnen op het moment van verstoring medium belemmeren hem kracht, met name elasticiteit. Ze proberen elkaar naburige deeltjes wanneer ze gescheiden te brengen en vervreemden ze van elkaar op het moment van de convergentie. elastische kracht die op de deeltjes los van de storingsbron, beginnen ze uit balans trekken. Na verloop van tijd worden alle stukken van media die betrokken zijn bij een oscillerende beweging. Voortplanting van dergelijke trillingen en een golf.

Mechanische golven in een elastisch medium

In de elastische golf, zijn er twee soorten van beweging op hetzelfde moment: de oscillaties van de deeltjes en de verdeling van de verstoring. Noemde longitudinale mechanische golf, welke deeltjes trillen in de richting van de voortplanting. Genoemd dwarsgolf, medium deeltjes die variëren over de voortplantingsrichting.

De eigenschappen van mechanische golven

Verstoringen in de longitudinale golf een vacuüm en het compressie en dwars - verschuivingen (verplaatsing) van een aantal lagen van het medium ten opzichte van de andere. Stuiking gaat gepaard met elastische krachten. Dit afschuifhoek geassocieerd met het verschijnen van elastische krachten uitsluitend in vaste stoffen. De gasvormige en vloeibare media verscheidene lagen van deze media gaat niet gepaard met het optreden van genoemde kracht. Vanwege zijn eigenschappen, kunnen longitudinale golven zich in alle media, en cross - uitsluitend vaste stof.

Eigenschappen van water golven

De golven op het vloeistofoppervlak niet langs of dwars. Ze zijn complexer, de zogenaamde longitudinale en transversale karakter. In dit geval is de vloeistofdeeltjes bewegen omtrek of langwerpige ellips. De draaiende beweging van de deeltjes aan het vloeistofoppervlak, en vooral wanneer grote trillingen worden begeleid door hun langzame maar continue beweging langs de voortplantingsrichting van de golven. Het zijn deze eigenschappen van mechanische golven in het water zorgt ervoor dat de verschijning op de oevers van diverse zeevruchten.

Frequentie mechanische golven

Indien de elastische middelen (vloeibaar, vast, gasvormig) zijn oscillatie deeltjes te leiden, door de interactie daartussen, zal de propagatie gassnelheid. Indien derhalve in een gasvormig of vloeibaar medium is in het draailichaam, begint beweging overgebracht op de aangrenzende deeltjes. Zij zullen worden betrokken bij het proces van het volgen en ga zo maar door. Op dit punt zullen er alles aan medium gelijke frequentie gelijk aan de frequentie van de oscillerende lichaam oscilleren. Is de frequentie van de golf. Met andere woorden, kan deze waarde worden omschreven als de oscillatiefrequentie punten in een omgeving waarin de golf zich voortplant.

Meteen kan het niet duidelijk hoe dit proces plaatsvindt. Met mechanische golven behorende oscillerende beweging vervoeren energie van de bron tot de omtrek van het medium. Tijdens die ontstaan zogenaamde periodieke deformatie zwaaien naar andere gebracht vanuit één punt. Daarbij hebben de deeltjes van het medium niet meebewegen met de golf. Ze variëren in de buurt van het evenwicht positie. Dat is de reden waarom de verdeling van de mechanische golven niet gepaard gaan met de overdracht van het materiaal van de ene plaats naar de andere. De mechanische golven van verschillende frequenties. Daarom worden ze onderverdeeld in bands en creëerde een speciale schaal. De frequentie wordt uitgedrukt in hertz (Hz).

basisformule

Mechanische golf, berekeningsformule die is vrij eenvoudig, is een interessant studieobject. De golfsnelheid (υ) - een bewegingssnelheid van de voorzijde (de meetkundige plaats van alle punten waarop de oscillatie milieu heeft bereikt op het moment):

υ = √G / ρ,

waarbij ρ - dichtheid van het medium, G - modulus.

Het berekenen van de snelheid niet worden verward mechanische golven in een medium met een bewegingssnelheid van het medium deeltjes die betrokken zijn bij een golf proces. Zo kan bijvoorbeeld de geluidsgolf propageert door de lucht met een gemiddelde snelheid schommelingen van de moleculen aan 10 m / s, terwijl de akoestische golfsnelheid in normale omstandigheden, is 330 m / s.

Wavefront kan van verschillende types zijn, de eenvoudigste daarvan zijn:

• Sferische - veroorzaakt door fluctuaties in de gasvormige of vloeibare medium. De golf amplitude afneemt bij toenemende afstand tot de bron omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand.

Flat • - staat voor een vlak loodrecht op de golfvoortplanting richting. Het komt bijvoorbeeld in een gesloten zuigercilinder wanneer deze oscilleert. Het vlakke golf wordt gekenmerkt door nagenoeg constante amplitude. De lichte daling met de afstand van de storingsbron is geassocieerd met de mate van viscositeit van het vloeibare of gasvormige medium.

golflengte

Onder golflengte realiseren van de afstand die de diepte wordt bewogen in een tijd die gelijk is aan de periode van oscillatie van het medium deeltjes:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

waarbij T - oscillatieperiode, υ - golfsnelheid, ω - cyclische frequentie ν - frequentie van oscillaties van het medium stippen.

Omdat de voortplantingssnelheid van de mechanische golf volledig afhankelijk van de eigenschappen van het medium, wordt de lengte λ tijdens de overgang van het ene medium naar het andere veranderen. In dit geval blijft de oscillatiefrequentie ν altijd hetzelfde. Mechanische en elektromagnetische golven zijn vergelijkbaar in hun verdeling bij de energieoverdracht plaatsvindt, maar geen overdracht van materie.