Valët mekanike: burimi, vetitë e formulës

Paramendoni se çfarë një valë mekanike, mund të jetë hedhur një gur në ujë. Qarqe që rrjedh aty dhe jane alternuar koritat dhe kreshta - është një shembull i valëve mekanike. Çfarë është natyra e tyre? Valët mekanike - një proces i shumimit luhatje në media elastike.

valët kapilar

Valët e tilla mekanike ekziston shkak të efektit të fuqisë së grimcave të ndërveprimit ndërmolekulare e lëngshme e gravitetit. Njerëzit kanë qenë prej kohësh duke studiuar fenomenin. Më i dukshëm janë det dhe oqean valët e. Me rritjen e shpejtësinë e erës, ato ndryshojnë, dhe lartësia e tyre rritet. Ajo është e komplikuar gjithashtu dhe formën e valëve vetë. Në oqean, ata mund të arrijnë përmasa të frikshme. Një nga shembujt më të qartë janë forca e cunamit që shtrihej larg çdo gjë në rrugën e saj.

Energjia e valëve të detit dhe oqeanit

Arritja e valët e oqeanit breg me një ndryshim të mprehtë në rritjen e thellësi. Ata nganjëherë arrijnë një lartësi prej disa metra. Në momente të tilla, energjia kinetike e masës së madhe të ujit është dërguar pengesa onshore se nën ndikimin e saj shkatërruar me shpejtësi. Fuqia e shfletoj ndonjëherë arrin vlerat madhështore.

valët elastike

Në studimin mekanikë jo luhatjet vetëm në sipërfaqe të lëngshme, por edhe të ashtuquajturat valët elastike. Ky shqetësim, të cilat janë të shpërndara në media të ndryshme nën veprimin e forcave elastike në to. a turbullim i tillë është çdo devijim e grimcave të mediumit nga pozicioni ekuilibrit. Një shembull i mirë i valëve elastike është një litar i gjatë ose një tub gome bashkangjitur një fund për asgjë. Nëse kjo është tendosur, dhe më pas një lëvizje të mprehtë e palës për të krijuar një të dytë (jo-ngjitet) fund indinjatën e tij, ne mund të shohim se të gjithë "drejtuar përmes" gjatësinë e litarit të mbështetjes dhe të reflektojnë përsëri.

Burimi i valëve mekanike

shqetësim primar jep të rritet në një mjedis të valë. Ajo është shkaktuar nga veprimi i një trupi të huaj, i cili në fizikë quhet burimi i valëve. Ata mund të jetë një dorë e njeriut, valëzim litar apo gur hedhur në ujë. Në rastin kur burimi ka veprimin e kohëzgjatje të shkurtër, në të mesme ajo është shpesh një valë të vetme. Kur "trazon" të bëjë lëvizje të gjatë oscillatory, valët fillojnë të dalin njëri pas tjetrit.

Kushtet e valëve mekanike

Luhatjet e këtij lloji nuk janë të formuar gjithmonë. Një parakusht për pamjen e tyre është pamja në kohën e turbullim mesme penguar atij forcë, në elasticitet të veçantë. Ata kërkojnë për të sjellë së bashku grimcat fqinje, kur ata janë të ndara, dhe të armiqësohet me ata nga njëri-tjetri në kohën e konvergjencës. forcë elastike vepron mbi grimcat shkëputur nga burimi i shqetësimit, të fillojë për të tërhequr ato jashtë bilancit. Me kalimin e kohës, të gjitha pjesët e mediave janë të përfshirë në një lëvizje oscillatory. Përhapja e vibrimeve të tilla dhe një valë.

valët mekanike në një mjedis elastik

Në valë elastike, ka dy lloje të lëvizjes në të njëjtën kohë: luhatjet e grimcave dhe shpërndarja e turbullim. Ajo quhet valë gjatësore mekanike, e cila grimcat dridhem përgjatë drejtim të përhapjes së saj. Quajtur vala tërthor, grimcat e mesme që ndryshojnë në të drejtimit të saj të shumimit.

Vetitë e valëve mekanike

Perturbations në valë gjatësore është një rafinim dhe compression, dhe tërthor - Ndërrime (zhvendosje) e disa shtresave të afërm të mesme në tjetrën. tendosje compressive është shoqëruar nga forcat elastike. Në këtë tendosje qeth lidhur me paraqitjen e forcave elastike ekskluzivisht në solids. Shtresa e gaztë dhe të lëngshme ndryshim media nga këto media nuk është i shoqëruar nga ndodhja e tha fuqi. Për shkak të pronave të saj, valët gjatësore mund të përhapur në çdo media, dhe kryqi - ekskluzivisht ngurta.

Prona e valëve të ujit

Valët në sipërfaqe të lëngshme nuk gjatësore ose tërthor. Ata janë më komplekse, e ashtuquajtura karakter gjatësor dhe tërthor. Në këtë rast, grimcat lëngun lëvizin periferike ose elips zgjatur. Mocioni rrethore i grimcave në sipërfaqe të lëngshme, dhe sidomos kur dridhjet e mëdha janë të shoqëruara me mocionin e tyre të ngadaltë, por të vazhdueshme përgjatë drejtimin e valës shumimin. Ajo është e këto prona të valëve mekanike në ujë shkakton shfaqjen në brigjet e detit të ndryshme.

Frekuenca valët mekanike

Nëse medium elastike (të lëngshme, të ngurta, të gazta) për të filluar grimcat e saj luhatje, për shkak të ndërveprimit midis tyre, ajo do të përhapur me shpejtësi u. Kështu, në qoftë se në një mjedis të gaztë apo të lëngët do të jetë në trup lekundese, ajo fillon lëvizja transmetohet në të gjithë grimcë ngjitur. Ata do të jenë të përfshirë në procesin e ndjekur dhe kështu me radhë. Në këtë pikë çdo gjë të mesme do të luhaten frekuencë të barabartë të barabartë me frekuencën e trupit lekundese. Kjo është frekuenca e valës. Me fjalë të tjera, kjo vlerë mund të përshkruhet si luhatje frekuencave pikat në një mjedis ku vala propagandon.

Menjëherë ajo nuk mund të jetë e qartë se si ky proces ndodh. Me valët mekanike lidhur transferimit lëvizje oscillatory energji nga burimi i saj në periferi të mesme. Gjate që lindin ashtuquajtura vala periodike deformim kryer nga një pikë në tjetrën. Duke vepruar kështu, grimcat e mesme nuk lëvizin së bashku me valë. Ata shkojnë në afërsi të pozicionit të saj të ekuilibrit. Kjo është arsyeja pse shpërndarja e valëve mekanike nuk janë shoqëruar me transferimin e materialit nga një vend në tjetrin. Në valët mekanike të frekuenca të ndryshme. Prandaj, ata janë të ndarë në grupe dhe ka krijuar një shkallë të veçantë. Frekuenca është matur në Hertzit (Hz).

formula themelor

valë mekanike, formula llogaritja e cila është mjaft e thjeshtë, është një objekt interesant studimi. Vala shpejtësia (υ) - është një shpejtësi të lëviz e para tij (vend gjeometrik të gjitha pikat në të cilën luhatje ka arritur mjedisin në këtë moment):

υ = √G / ρ,

ku ρ - densitet të mediumit, G - modul.

Kur llogaritjen e shpejtësisë nuk duhet të ngatërrohet valët mekanike në një medium me një shpejtësi të lëvizjes së grimcave të mesme që janë të përfshirë në një proces të valë. Kështu, për shembull, vala e shëndoshë propagandon nëpër ajër në një luhatje mesatare me shpejtësi të molekulave të saj në 10 m / s, ndërsa shpejtësia akustike valë në kushte normale, është 330 m / s.

Wavefront mund të jenë të llojeve të ndryshme, të thjeshtë e të cilat janë:

• sferik - shkaktuara nga ndryshimet në të mesme të gaztë ose të lëngshme. Zvogëlon vala amplitudë me rritjen distancën nga burimi është anasjelltas proporcional me katrore e distancë.

Flat • - përfaqëson një aeroplan i cili është pingul me drejtimin valë shumim. Kjo ndodh, për shembull, në një cilindër të mbyllur pistoni kur luhatet fundit. Vala Aeroplani është karakterizuar nga amplitudë pothuajse konstante. Rënia e saj të vogël me distanca nga burimi i shqetësimit është e lidhur me shkallën e viskozitetit të mesme të lëngshme ose të gaztë.

gjatësi vale

Nën gjatësi vale të kuptojë distancën se para tij është zhvendosur në një kohë e cila është e barabartë me periudhën e lëkundje e grimcave të mesme:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

ku T - periudha e luhatje, υ - shpejtësia valë, ω - frekuencë ciklik, ν - frekuenca e luhatjes e pikave mesme.

Që përhapjen shpejtësia e valës mekanike është tërësisht i varur nga pronat e të mesme, λ saj gjatësia gjatë kalimit nga një medium në tjetrin është ndryshuar. Në këtë rast, luhatje frekuenca ν mbetet gjithmonë e njëjtë. Mekanike dhe valët elektromagnetike janë të ngjashme në atë që shpërndarja e tyre është kryer në transferimin e energjisë, por nuk ka transferimin e çështjes.