Sóng cơ học: nguồn, các tính chất của công thức

Hãy tưởng tượng những gì một sóng cơ học, có thể được ném một hòn đá xuống nước. Circles phát sinh trong đó và được xen kẽ đáy và đỉnh - là một ví dụ về những con sóng cơ học. bản chất của họ là gì? sóng cơ khí - một quá trình tuyên truyền dao động trong môi trường đàn hồi.

sóng mao quản

sóng cơ học như vậy tồn tại do sự ảnh hưởng đến sức mạnh hạt của sự tương tác giữa các phân tử chất lỏng và trọng lực. Người từ lâu đã nghiên cứu hiện tượng này. Đáng chú ý nhất là những con sóng biển và đại dương. Với sự gia tăng tốc độ gió, họ thay đổi, và chiều cao của họ tăng. Nó cũng rất phức tạp và hình dạng của những con sóng mình. Trong đại dương, họ có thể đạt được tỷ lệ đáng sợ. Một trong những ví dụ rõ ràng nhất là các lực lượng của sóng thần quét sạch mọi thứ trong con đường của nó.

Năng lượng của sóng biển và đại dương

Tiếp cận sóng bờ đại dương với một sự thay đổi mạnh trong tăng chiều sâu. đôi khi họ đạt được một chiều cao vài mét. Tại khoảnh khắc đó, động năng của khối nước khổng lồ được gửi trở ngại trên bờ rằng dưới ảnh hưởng của nó nhanh chóng bị phá hủy. Sức mạnh của những con sóng đôi khi đạt đến giá trị hoành tráng.

sóng đàn hồi

Trong nghiên cứu cơ khí không chỉ biến động trong bề mặt chất lỏng, mà còn cái gọi là sóng đàn hồi. xáo trộn này, được phân phối trong phương tiện truyền thông khác nhau dưới tác động của các lực lượng đàn hồi trong đó. một sự lo lang như thế là bất kỳ độ lệch của các hạt của môi trường từ vị trí cân bằng. Một ví dụ điển hình của sóng đàn hồi là một sợi dây thừng dài hoặc một ống cao su kèm theo một dấu chấm hết cho bất cứ điều gì. Nếu đó là căng thẳng, và sau đó một phong trào mạnh của một bên để tạo ra một thứ hai (không dính) kết thúc sự phẫn nộ của mình, chúng ta có thể nhìn thấy nó khắp nơi trên "chạy qua" chiều dài của sợi dây thừng để sự ủng hộ và phản ánh lại.

Nguồn của sóng cơ học

xáo trộn chính làm phát sinh một môi trường sóng. Nguyên nhân là do hoạt động của một cơ quan nước ngoài, mà trong vật lý được gọi là nguồn gốc của những con sóng. Họ có thể là một bàn tay con người, lắc lư dây thừng hoặc đá ném vào nước. Trong trường hợp nguồn có hành động trong thời gian ngắn, trong môi trường nó thường là một làn sóng duy nhất. Khi "người quấy rầy" làm cho chuyển động dao động từ lâu, sóng bắt đầu nổi lên cái khác.

Điều khoản của sóng cơ học

Biến động của loại hình này không phải lúc nào hình thành. Một điều kiện tiên quyết cho sự xuất hiện của họ là sự xuất hiện vào thời điểm vừa nhiễu loạn cản trở ông sức mạnh, trong độ đàn hồi đặc biệt. Họ tìm cách quy tụ các hạt nước láng giềng khi họ được tách ra, và xa lánh chúng từ nhau tại thời điểm hội tụ. lực đàn hồi tác dụng lên các hạt tách ra khỏi nguồn gốc của rối loạn, bắt đầu để kéo họ ra khỏi sự cân bằng. Theo thời gian, tất cả các mảnh của phương tiện truyền thông được tham gia vào một chuyển động dao động. Tuyên truyền của rung động như vậy và một làn sóng.

sóng cơ học trong một môi trường đàn hồi

Trong làn sóng đàn hồi, có hai loại chuyển động cùng một lúc: sự dao động của các hạt và sự phân bố của các nhiễu loạn. Nó được gọi là cơ học sóng dọc, trong đó các hạt rung theo hướng tuyên truyền của nó. Gọi là ngang sóng, hạt vừa mà khác nhau giữa hướng truyền của nó.

Các tính chất của sóng cơ học

Nhiễu loạn trong làn sóng dọc là một độ chân không và nén, động cơ ngang - ca (chuyển vị) của một số lớp của tương đối trung bình đến người kia. căng nén được đi kèm bởi các lực lượng đàn hồi. Tại này biến dạng trượt gắn liền với sự xuất hiện của lực lượng đàn hồi hoàn toàn trong chất rắn. Các chất thải khí và chất lỏng lớp truyền thông thay đổi của các phương tiện truyền thông không kèm theo sự xuất hiện của lực lượng nói. Do tính chất của nó, sóng dọc có thể lan truyền trong môi trường nào, và cross - độc quyền rắn.

Tính chất của sóng nước

Các sóng trên bề mặt chất lỏng không theo chiều dọc hoặc ngang. Họ là phức tạp hơn, cái gọi là nhân vật theo chiều dọc và ngang. Trong trường hợp này, các hạt chất lỏng di chuyển circumferentially hoặc elip thuôn dài. Các chuyển động tròn của các hạt ở bề mặt chất lỏng, và đặc biệt là khi những rung động lớn được kèm theo chuyển động chậm nhưng liên tục của họ theo hướng truyền sóng. Đó là những tính chất của sóng cơ học trong nước gây ra sự xuất hiện trên bờ hải sản khác nhau.

sóng cơ học tần số

Nếu môi trường đàn hồi (lỏng, rắn, khí) để bắt đầu các hạt dao động của nó, do sự tương tác giữa chúng, nó sẽ lan truyền với vận tốc u. Như vậy, nếu trong môi trường khí hoặc chất lỏng sẽ được trong cơ thể dao động, nó bắt đầu chuyển động truyền tới tất cả các hạt lân cận. Họ sẽ tham gia vào quá trình sau đây và vân vân. Tại thời điểm này tất cả mọi thứ vừa sẽ dao động tần số bằng bằng với tần số của cơ thể dao động. Đó là tần số của sóng. Nói cách khác, giá trị này có thể được mô tả như tần số dao động điểm trong một môi trường mà sóng truyền.

Ngay lập tức nó có thể không được rõ ràng như thế nào quá trình này xảy ra. Với sóng cơ học liên quan đến năng lượng chuyển động dao động từ nguồn của nó đến ngoại vi của môi trường. Trong đó phát sinh cái gọi là làn sóng biến dạng kỳ thực hiện từ một điểm khác. Bằng cách đó, các hạt của môi trường không di chuyển cùng với làn sóng. Chúng phân bố gần vị trí cân bằng của nó. Đó là lý do tại sao sự phân bố của các sóng cơ học không kèm theo việc chuyển giao vật liệu từ nơi này sang nơi khác. Trong sóng cơ học của tần số khác nhau. Do đó, họ được chia thành các ban nhạc và tạo ra một quy mô đặc biệt. Tần số được đo bằng hertz (Hz).

công thức cơ bản

Cơ sóng, công thức tính toán mà là khá đơn giản, là một đối tượng thú vị của nghiên cứu. Vận tốc sóng (υ) - là một tốc độ di chuyển của mặt trước của nó (các locus của tất cả các điểm mà dao động đã đạt đến môi trường ở thời điểm hiện tại):

υ = √G / ρ,

nơi ρ - mật độ của môi trường, G - mô đun.

Khi tính toán tốc độ không nên nhầm lẫn sóng cơ học trong một môi trường với tốc độ chuyển động của các hạt vừa được tham gia vào một quá trình sóng. Vì vậy, ví dụ, các sóng âm thanh truyền qua không khí tại một dao động tốc độ trung bình của các phân tử của nó ở mức 10 m / s, trong khi vận tốc sóng âm trong điều kiện bình thường, là 330 m / s.

Đầu sóng có thể được các loại khác nhau, đơn giản nhất trong số đó là:

• Spherical - gây ra bởi biến động trong môi trường khí hoặc chất lỏng. Các giảm sóng biên độ với sự gia tăng khoảng cách từ nguồn là tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách.

Phẳng • - đại diện cho một chiếc máy bay đó là vuông góc với hướng truyền sóng. Nó xảy ra, ví dụ, trong một xi lanh piston kín khi dao động thứ hai. Làn sóng máy bay được đặc trưng bởi biên độ gần như không đổi. giảm nhẹ của nó với khoảng cách từ nguồn gốc của rối loạn có liên quan đến mức độ nhớt của môi trường lỏng hoặc khí.

bước sóng

Theo bước sóng nhận ra khoảng cách phía trước của nó được di chuyển trong một thời gian tương đương với thời gian dao động của các hạt trung bình:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

trong đó T - thời kỳ dao động, υ - vận tốc sóng, ω - tần số theo chu kỳ, ν - tần số dao động của các dấu chấm trung bình.

Kể từ khi vận tốc lan truyền của sóng cơ học là hoàn toàn phụ thuộc vào các tính chất của môi trường, λ chiều dài của nó trong quá trình chuyển từ một phương tiện khác được thay đổi. Trong trường hợp này, tần số ν dao động luôn luôn vẫn giữ nguyên. Cơ và sóng điện từ tương tự trong đó phân phối của họ được thực hiện ở việc chuyển giao năng lượng, nhưng không có chuyển của vật chất.