Mechanické vlny: zdroj, vlastnosti vzorce

Představte si, co mechanické vlnění, mohou být hodil kámen do vody. Kruhy vznikající v nich a jsou střídavě žlaby a hřebeny - je příklad mechanického vlnění. Jaká je jejich podstata? Mechanické vlnění - proces šíření kmitání v pružné médií.

kapilární vlny

Takové mechanické vlny existují v důsledku vlivu na pevnost částic intermolekulární interakci kapaliny a gravitace. Lidé již dlouho studovat jev. Nejpozoruhodnější jsou mořské a oceánské vlny. Se zvyšující se rychlosti větru, mění, a jejich výška se zvyšuje. To je také složité a tvar samotných vln. V oceánu, oni mohou dosáhnout děsivé rozměry. Jedním z nejvýraznějších příkladů je síla tsunami, která s sebou strhne všechno, co jí stojí v cestě.

Energie z mořských vln a oceánů

Dosažení břehu oceánu vlny s prudkým změnám v hloubce zvyšuje. Někdy dosahují výšky několika metrů. V takových chvílích, kinetická energie enormní množství vody, je poslán na pevnině překážky, které pod jeho vlivem rychle zničeny. Síla příboje někdy dosahuje grandiózní hodnoty.

elastické vlny

Ve studii mechanika nejen kolísání hladiny kapaliny, ale i tzv elastické vlny. Tato porucha, které jsou rozmístěny v různých médiích působením elastických sil v nich. Taková odchylka je jakákoliv odchylka částic média z rovnovážné polohy. Dobrým příkladem elastických vln je dlouhá lana nebo pryžovou hadicí připojen jeden konec k ničemu. 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 mechanického vlnění

Primární porucha vede ke vzniku vln prostředím. To je způsobeno působením cizího tělesa, která ve fyzice se nazývá zdroj vln. Mohou být lidská ruka, houpající se lana nebo kámen hozený do vody. V případě, kdy je zdroj má účinek krátkého trvání, v médiu je často jedinou vlnou. Když se „přerušovač“ dělat dlouhý kmitavý pohyb, vlnění začínají objevovat jeden po druhém.

Podmínky mechanické vlnění

Výkyvy tohoto druhu nejsou vždy vytvořeny. Předpokladem pro jejich vzhled je vzhled v době odchylky média brání mu sílu, zejména pružnosti. Snaží se dát dohromady sousední částice, když jsou od sebe odděleny, a odcizit je od sebe v době konvergence. pružná síla působící na částice oddělených od zdroje rušení, začnou vytáhnout z rovnováhy. V průběhu doby, všechny kusy médií jsou zapojeni do kmitavého pohybu. Šíření těchto vibrací a vlny.

Mechanické vlny v elastické médiu

V elastické vlny, existují dva druhy pohybu současně: oscilace částic a rozložení perturbace. Je to tzv podélnou mechanickou vlnu, která částice vibruje ve směru jeho šíření. Called příčné vlny, střední částice, které se liší napříč směru jeho šíření.

Vlastnosti mechanické vlnění

Odchylky v podélném vlny je zředění a komprese, a příčný - posuny (výchylky) některých vrstev média vzhledem k druhému. Tlaková deformace je doprovázena elastických sil. V tomto smykové napětí spojené s výskytem elastických sil výlučně v pevných látkách. Plynných a kapalných médií posun vrstva těchto médií není doprovázena výskytem uvedeného síly. Vzhledem ke svým vlastnostem, podélné vlny mohou šířit v jakémkoliv médiu, a kříž - výhradně pevné látky.

Vlastností vodních vln

Vlny na povrchu kapaliny není podélná nebo příčná. Jsou to složitější, tzv podélné a příčné charakter. V tomto případě je kapalina částice se pohybují v obvodovém směru nebo prodloužený elipsa. Kruhový pohyb částic na povrchu kapaliny, a to zejména, když velké vibrace doprovázeny jejich pomalému, ale plynulým pohybem ve směru šíření vln. Jsou to právě tyto vlastnosti mechanických vln ve vodě způsobí, že vzhled na březích různých mořských plodů.

Frekvenční mechanické vlnění

V případě, že pružný prostředek (kapalné, tuhé, plynné skupenství) zahájit jeho kmitání částic, v důsledku interakce mezi těmito složkami, bude šířit s rychlostí u. Proto, pokud se v plynném nebo kapalném médiu bude v oscilační těleso, začne pohyb přenáší na všechny sousední částice. Budou zapojeni do procesu sledování a tak dále. V tomto okamžiku je vše medium bude oscilovat stejnou frekvencí rovnou frekvenci oscilačního tělesa. To je frekvence vlny. Jinými slovy, tato hodnota může být popsán jako oscilační kmitočet bodů v prostředí, kde se vlna šíří.

Okamžitě to nemusí být jasné, jak k tomuto procesu. Pomocí mechanického vlnění spojených přenos energie kmitavého pohybu z jeho zdroje do obvodu média. V průběhu, které vzniknou takzvané periodické deformace vln přenáší z jednoho bodu do druhého. Přitom jsou částice média se nepohybují spolu s vlnou. Pohybují se v blízkosti jeho rovnovážné polohy. To je důvod, proč rozdělení mechanických vln nejsou doprovázeny převod materiálu z jednoho místa na druhé. V mechanických vln různých frekvencí. Z tohoto důvodu jsou rozděleny do pásem a vytvořila zvláštní stupnice. Frekvence se měří v Hertz (Hz).

základní vzorec

Mechanické vlnění, výpočetní vzorec, který je poměrně jednoduché, je zajímavý předmět studia. Rychlost vlny (υ) - je rychlost pohybu jeho přední straně (na místo všech bodů, na kterou se kmitání dosáhl prostředí v tomto okamžiku):

υ = √G / ρ,

kde ρ - hustota média, G - modul.

Při výpočtu rychlosti by neměla být zaměňována mechanické vlny v médiu s rychlostí pohybu středních částic, které jsou zapojeny do procesu vlny. Tak, například, zvuková vlna šíří vzduchem při průměrné kolísání rychlosti jeho molekul na 10 m / s, přičemž akustická rychlost vln v normálních podmínkách, je 330 m / s.

Čelo vlny mohou být různých typů, nejjednodušší z nich jsou:

• Kulový - způsobené výkyvy v plynném nebo kapalném médiu. Amplitudové vlny klesá s rostoucí vzdáleností od zdroje, je nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti.

Ploché • - představuje rovinu, která je kolmá ke směru šíření vln. To nastane, například v uzavřeném uspořádaného válce, když tento se pohybuje. Rovina vlna se vyznačuje téměř konstantní amplitudou. Jeho mírný pokles se vzdáleností od zdroje rušení je spojena se stupněm viskozity kapalného nebo plynného 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 = 2πυ / ω,

kde T - kmitání období, υ - rychlost vln, ω - cyklický frekvence, ν - frekvence kmitání středních bodů.

Vzhledem k tomu, že rychlost šíření mechanické vlny je zcela závislá na vlastnostech média, jeho délka λ při přechodu z jednoho média do druhého se změní. V tomto případě je frekvence ν kmitání zůstává stále stejná. Mechanické a elektromagnetické vlny jsou podobné v tom, že jejich rozdělení se provádí při přenosu energie, ale není tam žádný přenos hmoty.