Gelombang mekanik: sumber, sifat dari rumus

Bayangkan apa gelombang mekanik, dapat melemparkan batu ke dalam air. Lingkaran yang timbul di dalamnya dan bolak palung dan puncak-puncak - adalah contoh dari gelombang mekanik. Apa sifat mereka? gelombang mekanik - proses propagasi osilasi media elastis.

gelombang kapiler

Gelombang mekanis seperti ada karena efek pada kekuatan partikel interaksi antarmolekul cair dan gravitasi. Orang-orang telah lama mempelajari fenomena tersebut. Paling penting adalah gelombang laut dan laut. Dengan meningkatnya kecepatan angin, mereka berubah, dan tinggi mereka meningkat. Hal ini juga rumit dan bentuk gelombang sendiri. Di laut, mereka dapat mencapai proporsi menakutkan. Salah satu contoh yang paling jelas adalah kekuatan tsunami yang menyapu segala sesuatu di jalan.

Energi dari gelombang laut dan laut

Mencapai gelombang pantai laut dengan perubahan tajam dalam kedalaman meningkat. Mereka kadang-kadang mencapai ketinggian beberapa meter. Pada saat-saat seperti itu, energi kinetik dari massa besar air dikirim hambatan onshore bahwa di bawah pengaruhnya cepat hancur. Kekuatan ombak kadang-kadang mencapai nilai megah.

gelombang elastis

Dalam studi mekanik tidak hanya fluktuasi permukaan cairan, tetapi juga disebut-gelombang elastis. Gangguan ini, yang didistribusikan di berbagai media di bawah tindakan kekuatan elastis di dalamnya. gangguan tersebut adalah penyimpangan dari partikel medium dari posisi kesetimbangan. Sebuah contoh yang baik dari gelombang elastis tali panjang atau tabung karet yang menempel satu ujung ke apa-apa. Jika kencang, dan kemudian gerakan tajam samping untuk membuat kedua (non-lengket) mengakhiri kemarahan, kita bisa melihat semuanya atas "dijalankan melalui" panjang tali untuk dukungan dan merefleksikan kembali.

Sumber gelombang mekanik

Gangguan utama menimbulkan lingkungan gelombang. Hal ini disebabkan oleh aksi benda asing, yang dalam fisika disebut sumber gelombang. Mereka mungkin tangan manusia, bergoyang tali atau batu yang dilemparkan ke dalam air. Dalam kasus di mana sumber memiliki aksi durasi pendek, dalam medium seringkali gelombang tunggal. Ketika "pengganggu" membuat gerak osilasi yang panjang, gelombang mulai muncul satu demi satu.

Hal gelombang mekanik

Fluktuasi semacam ini tidak selalu terbentuk. Sebuah prasyarat untuk penampilan mereka adalah penampilan pada saat media gangguan menghambat dia kekuatan, elastisitas tertentu. Mereka berusaha untuk membawa bersama-sama tetangga partikel ketika mereka dipisahkan, dan mengasingkan mereka dari satu sama lain pada saat konvergensi. kekuatan elastis yang bekerja pada partikel terpisah dari sumber gangguan, mulai menarik mereka keluar dari keseimbangan. Seiring waktu, semua potongan media yang terlibat dalam gerakan osilasi. Perbanyakan getaran tersebut dan gelombang.

gelombang mekanik dalam media elastis

Dalam gelombang elastis, ada dua macam gerak pada saat yang sama: osilasi partikel dan distribusi gangguan tersebut. Ini disebut gelombang mekanik longitudinal, dimana partikel bergetar sepanjang arah propagasi nya. Disebut gelombang transversal, partikel medium yang berbeda-beda di arahnya propagasi.

Sifat-sifat gelombang mekanik

Gangguan dalam gelombang longitudinal adalah penghalusan dan kompresi, dan melintang - shift (perpindahan) dari beberapa lapisan relatif menengah ke yang lain. regangan tekan disertai oleh pasukan elastis. Pada ini regangan geser terkait dengan munculnya kekuatan elastis secara eksklusif dalam padatan. The gas dan cair pergeseran media yang lapisan media ini tidak disertai dengan terjadinya kekuatan kata. Karena sifat-sifatnya, gelombang longitudinal dapat merambat di media apapun, dan lintas - eksklusif padat.

Sifat-sifat gelombang air

Gelombang di permukaan cairan tidak longitudinal atau transversal. Mereka lebih kompleks, yang disebut karakter membujur dan melintang. Dalam hal ini, partikel-partikel cairan bergerak melingkar atau elips memanjang. Gerak melingkar partikel di permukaan cairan, dan terutama ketika getaran besar disertai dengan lambat tapi terus menerus gerak mereka sepanjang arah propagasi gelombang. Hal ini adalah properti dari gelombang mekanik di dalam air menyebabkan munculnya di tepi berbagai makanan laut.

gelombang mekanik frekuensi

Jika medium elastis (cair, padat, gas) untuk memulai partikel osilasi yang, karena interaksi antara mereka, itu akan merambat dengan kecepatan u. Dengan demikian, jika dalam media gas atau cairan akan berada di tubuh berosilasi, mulai gerakan ditransmisikan ke semua partikel yang berdekatan. Mereka akan terlibat dalam proses berikut dan seterusnya. Pada titik ini semua media akan berosilasi frekuensi sama sama dengan frekuensi dari tubuh berosilasi. Ini adalah frekuensi gelombang. Dengan kata lain, nilai ini dapat digambarkan sebagai frekuensi osilasi poin dalam lingkungan di mana gelombang merambat.

Segera hal itu mungkin tidak jelas bagaimana proses ini terjadi. Dengan gelombang mekanik terkait transfer energi gerak osilasi dari sumbernya ke pinggiran medium. Selama yang timbul disebut-periodik gelombang deformasi dibawa dari satu titik ke titik lain. Dengan demikian, partikel-partikel medium tidak bergerak bersama dengan gelombang. Mereka berkisar dekat dengan posisi keseimbangannya. Itulah sebabnya distribusi gelombang mekanik tidak disertai dengan pengalihan materi dari satu tempat ke tempat lain. Dalam gelombang mekanik frekuensi yang berbeda. Oleh karena itu, mereka dibagi menjadi band dan menciptakan skala khusus. Frekuensi diukur dalam hertz (Hz).

rumus dasar

gelombang mekanik, formula perhitungan yang cukup sederhana, adalah obyek yang menarik dari studi. Kecepatan gelombang (υ) - adalah kecepatan bergerak dari depan (lokus dari semua titik yang osilasi telah mencapai lingkungan saat ini):

υ = √G / ρ,

di mana ρ - kerapatan media, G - modulus.

Saat menghitung kecepatan tidak harus bingung gelombang mekanik dalam medium dengan kecepatan pergerakan partikel media yang terlibat dalam proses gelombang. Jadi, misalnya, gelombang suara merambat melalui udara pada fluktuasi kecepatan rata-rata molekul tersebut pada 10 m / s, sedangkan kecepatan gelombang akustik dalam kondisi normal, adalah 330 m / s.

Wavefront dapat dari jenis yang berbeda, yang paling sederhana yang di antaranya adalah:

• Bulat - yang disebabkan oleh fluktuasi dalam media gas atau cairan. Amplitudo gelombang menurun dengan meningkatnya jarak dari sumber berbanding terbalik dengan kuadrat jarak.

Datar • - merupakan pesawat yang tegak lurus terhadap arah propagasi gelombang. Hal ini terjadi, misalnya, dalam silinder piston tertutup ketika berosilasi terakhir. Gelombang Pesawat ini ditandai dengan amplitudo hampir konstan. Its sedikit penurunan dengan jarak dari sumber gangguan dikaitkan dengan tingkat viskositas medium cair atau gas.

panjang gelombang

Di bawah panjang gelombang menyadari jarak yang depan dipindahkan dalam waktu yang sama dengan periode osilasi partikel media:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

di mana T - periode osilasi, υ - kecepatan gelombang, ω - frekuensi siklik, ν - frekuensi osilasi dari titik-titik media.

Karena kecepatan rambat gelombang mekanik sangat tergantung pada sifat dari medium, λ panjangnya selama transisi dari satu medium ke lainnya berubah. Dalam hal ini, osilasi frekuensi ν selalu tetap sama. Mekanik dan gelombang elektromagnetik adalah serupa bahwa distribusi mereka dilakukan pada transfer energi, tetapi tidak ada transfer materi.