Mechanische Wellen: die Quelle ist, die Eigenschaften der Formel

Stellen Sie sich vor, was eine mechanische Welle, kann einen Stein ins Wasser werfen. Kreise entstehenden darin und werden Vertiefungen und Kuppen abwechselnder – ist ein Beispiel der mechanischen Wellen. Was ist ihre Natur? Mechanische Wellen – ein Prozess der Schwingungsausbreitung in einem elastischen Medium.

Kapillarwellen

Solche mechanischen Wellen existieren aufgrund der Wirkung auf die Partikelfestigkeit der intermolekularen Wechselwirkung von Flüssigkeit und der Schwerkraft. Menschen sind seit langem das Phänomen zu studieren. Am auffälligsten sind die Meere und Meereswellen. Mit zunehmenden Windgeschwindigkeiten, ändern sie, und ihre Höhe zunimmt. Es ist auch kompliziert und Form der Wellen selbst. Im Meer können sie erschreckende Ausmaße erreichen. Einer der offensichtlichsten Beispiele sind die Kraft des Tsunami, der alles in seinem Weg fegt.

Die Energie des Meeres und der Meereswellen

Das Erreichen Ufer Ozeanwellen mit einer scharfen Änderung der Tiefe zunimmt. Sie erreichen manchmal eine Höhe von mehreren Metern. In solchen Momenten, die kinetische Energie ist die enormen Masse an Wasser , an Land Hindernisse geschickt , dass unter ihrem Einfluss schnell zerstört. Die Stärke der Brandung erreicht manchmal grandiose Werte.

elastische Wellen

In der Mechanik Studie nicht nur Schwankungen in der Flüssigkeitsoberfläche, sondern auch elastische Wellen so genannte. Diese Störung, die in verschiedenen Medien unter der Einwirkung von elastischen Kräfte in ihnen verteilt sind. Eine solche Störung ist jede Abweichung der Teilchen des Mediums von der Gleichgewichtslage. Ein gutes Beispiel für elastische Wellen ist ein langes Seil oder ein Gummischlauch an ein Ende irgendetwas befestigt. Wenn es straff ist, und dann eine scharfe Bewegung der Seite eine zweite (nicht klebend) Ende seiner Empörung zu schaffen, können wir alles über die „durchlaufen“ die Länge des Seils auf den Träger sehen und reflektieren.

Quelle mechanischer Wellen

Primäre Störung führt zu einer Wellenumgebung. Es wird durch die Wirkung eines Fremdkörpers verursacht, die in der Physik ist die Quelle der Wellen genannt. Sie können eine menschliche Hand, schwankend Seil oder Stein ins Wasser geworfen werden. In dem Fall, in dem die Quelle die Wirkung von kurzer Dauer ist, im Medium ist es oft eine einzige Welle. Wenn die „Störer“ lange schwingende Bewegung machen, beginnen Wellen nacheinander entstehen.

Bedingungen mechanischer Wellen

Schwankungen dieser Art sind nicht immer gebildet. Eine Voraussetzung für ihr Aussehen ist das Aussehen zum Zeitpunkt der Störung Mediums ihm Kraft, insbesondere Elastizität zu behindern. Sie bemühen sich zusammen zu bringen, wenn sie Partikel benachbarten getrennt sind, und alienate sie voneinander zum Zeitpunkt der Konvergenz. elastische Kraft auf den von der Quelle der Störung frei stehenden Teilchen wirkt, beginnt sie aus dem Gleichgewicht zu ziehen. Im Laufe der Zeit, alle Stücke von Medien in eine oszillierende Bewegung beteiligt. Vermehrung solcher Vibrationen und eine Welle.

Mechanische Wellen in einem elastischen Medium

In der elastischen Welle gibt es zwei Arten der Bewegung zur gleichen Zeit: die Schwingungen der Teilchen und die Verteilung der Störung. Es genannte Längs mechanische Welle, die sich entlang der Richtung seiner Ausbreitungs Vibrieren Partikel. Genannt Transversalwelle, mittlere Teilchen, die in seiner Ausbreitungsrichtung variieren.

Die Eigenschaften von mechanischen Wellen

Perturbationen in der Längswelle ist eine rarefaction und Kompression, und Quer – Verschiebungen (Verschiebungen) einiger Schichten des Mediums relativ zu dem anderen. Druckspannung wird durch elastische Kräfte begleitet. An dieser Scherbeanspruchung im Zusammenhang mit dem Auftreten von elastischen Kräften ausschließlich in Feststoffen. Die gasförmige und flüssige Medien Verschiebungsschicht dieser Medien wird nicht durch das Auftreten der Kraft begleitet. Aufgrund seiner Eigenschaften kann Longitudinalwellen in beliebigen Medien und Quer propagieren – ausschließlich Feststoff.

Eigenschaften von Wasserwellen

Die Wellen auf der Flüssigkeitsoberfläche nicht Längs- oder Quer. Sie sind komplexer, die sogenannte Längs- und Quer Charakter. In diesem Fall bewegen sich die Fluidteilchen in Umfangsrichtung oder längliche Ellipse. Die kreisförmige Bewegung von Teilchen auf der Oberfläche der Flüssigkeit und vor allem , wenn große Schwingungen , die durch ihre langsame , aber stetige Bewegung entlang der Richtung der Wellenausbreitung begleitet sind. Es sind diese Eigenschaften von mechanischen Wellen im Wasser verursacht das Auftreten an den Ufern von verschiedenen Meeresfrüchten.

Frequenz mechanische Wellen

Wenn das elastische Medium (flüssig, fest, gasförmig) seinen Schwingungs Partikel einzuleiten, aufgrund der Wechselwirkung zwischen ihnen, wird es mit der Geschwindigkeit u propagieren. Wenn also in einem gasförmigen oder flüssigen Mediums in den oszillierenden Körper sein wird, beginnt es die Bewegung auf alle benachbarten Teilchen übertragen. Sie werden in dem Prozess der folgenden und so weiter beteiligt sein. An diesem Punkt wird alles Medium gleicher Frequenz gleich der Frequenz des Schwingkörpers schwingen. Es ist die Frequenz der Welle. Mit anderen Worten, dieser Wert kann beschrieben werden als die Schwingungsfrequenz Punkte in einer Umgebung , wo die Welle ausbreitet.

Ab sofort kann es nicht klar, wie dieser Prozess stattfindet. Mit mechanischen Wellen zugeordnet Oszillationsbewegung Übertragungsenergie von der Quelle bis zur Peripherie des Mediums. Während die entstehen so genannte von einem Punkt zum anderen getragen periodische Verformung Welle. Dabei bewegen, so können die Partikel des Mediums nicht mit der Welle entlang. Sie reichen nahe an seiner Gleichgewichtslage. Deshalb ist die Verteilung der mechanischen Wellen nicht durch die Übertragung des Materials von einem Ort zum anderen begleitet werden. In den mechanischen Wellen unterschiedlicher Frequenzen. Daher werden sie in Bänder aufgeteilt und eine spezielle Skala geschaffen. Die Frequenz wird in Hertz (Hz) gemessen.

Grundformel

Mechanische Welle, Berechnungsformel, die recht einfach ist, ist ein interessantes Studienobjekt. Die Wellengeschwindigkeit (υ) – ist, eine Bewegungsgeschwindigkeit seiner Vorderseite (der Ort aller Punkte, auf die die Schwingungsumgebung in dem Moment erreicht hat):

υ = √g / ρ,

wobei ρ – Dichte des Mediums, G – Modul.

Wenn die Geschwindigkeit der Berechnung sollte nicht mit einer Geschwindigkeit von Bewegung des Mediums Teilchen in einem Medium zu verwechseln mechanische Wellen, die in einem Wellenprozess beteiligt sind. So kann zum Beispiel, breitet sich die Schallwelle durch die Luft bei einer durchschnittlichen Geschwindigkeit Schwankungen seiner Moleküle bei 10 m / s, während der Schallwellengeschwindigkeit in normalen Bedingungen, beträgt 330 m / s.

Wavefront unterschiedlicher Art sein kann, die einfachste davon ist:

• Spherical – verursacht durch Schwankungen in dem gasförmigen oder flüssigen Medium. Die Wellenamplitude nimmt mit der Entfernung von der Quelle zu erhöhen, ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung.

Flach • – repräsentiert eine Ebene, die senkrecht zur Wellenausbreitungsrichtung ist. Es tritt zum Beispiel in einem geschlossenen Kolbenzylinder, wenn dieser oszilliert. Die ebene Welle wird von nahezu konstanter Amplitude charakterisiert. Seine leichte Abnahme mit dem Abstand von der Quelle der Störung wird mit dem Grad der Viskosität des flüssigen oder gasförmigen Mediums zugeordnet ist.

Wellenlänge

Unter Wellenlänge erkennen , die Distanz , die seiner Vorderseite in einer Zeit bewegt wird , die auf die Schwingungsdauer des Mediums Teilchen gleich ist:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

wobei T – Oszillationsperiode, υ – Wellengeschwindigkeit, ω – zyklische Frequenz ν – Frequenz der Schwingungen der mittelgroßen Punkte.

Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit der mechanischen Welle auf die Eigenschaften des Mediums vollständig abhängig ist, wird seine Länge λ während des Übergangs von einem Medium zum anderen verändert. In diesem Fall bleibt die Schwingungsfrequenz ν immer gleich. Mechanische und elektromagnetische Wellen sind , ähnlich, daß ihre Verteilung wird an der Energieübertragung durchgeführt wird , aber es gibt keine Übertragung von Materie.