גלים מכניים: המקור, את המאפיינים של הנוסחה

תארו לעצמכם מה גל מכני, ניתן לזרוק אבן לתוך המים. מעגלי הנובעים בהם והם מתחלפים שקתות פסגות - היא דוגמה של גלים מכניים. מה טיבם? גלים מכניים - תהליך של התפשטות תנודה בתקשורת אלסטי.

גלי נימים

גלים מכניים כאלה קיימים בשל ההשפעה על כוח החלקיקים של אינטראקציה מולקולאריים של נוזל וכוח הכבידה. אנשים כבר מזמן לומדים את התופעה. הבולט ביותר הם גלי ים אוקיינוס. עם הגדלת מהירות רוח, הם משנים, וגובהם מגדיל. כמו כן הוא מסובך וצורה של הגלים עצמם. בים, הם יכולים להגיע לממדים מבהילים. אחת הדוגמות הבולטות ביותר הוא הכח של צונאמי שסוחף איתו כל מה שנקרה בדרכו.

האנרגיה של גלי הים והאוקיינוס

Reaching גל אוקיינוס החוף עם שינוי חד שמעמיק יותר. הם לפעמים להגיע לגובה של כמה מטרים. ברגעים כאלה, את האנרגיה הקינטית של המסה העצומה של מים נשלחת מכשולים יבשתיים כי תחת השפעתה נהרס במהירות. כוחו של הגולש לפעמים מגיע לערכים גרנדיוזיים.

גלי אלסטי

במחקר מכניקה לא תנודות רק פני הנוזל, אלא גם מה שנקרא גלי אלסטי. הפרעה זו, אשר מופצים באמצעי תקשורת שונים תחת הפעולה של כוחות אלסטי בהם. כזה הפרעות הן כל סטייה של החלקיקים של מדיום מעמדת שיווי המשקל. דוגמא טובה של גלי אלסטי היא חבל ארוך או צינור גומי מצורף קצה אחד לשום דבר. אם זה מתוח, ואז תנועה חדה של הצד ליצור ההתמרמרות שנייה (לא דביקה) לסיומו, אנחנו יכולים לראות את כל זה על "לרוץ דרך" משך את חבל התמיכה ומשקף בחזרה.

מקור גלים מכניים

הפרעה ראשונית מעוררת סביבה גל. הוא נגרם על ידי פעולה של גוף זר, אשר בפיזיקה נקרא מקור הגלים. הם עשויים להיות יד אדם, מתנדנד על חבל או מאבן שהושלכה למים. במקרה שבו המקור יש את הפעולה של זמן קצר, בטווח הבינוני הוא לעתים קרובות גל יחיד. כאשר "עוֹכֵר" להפוך ארוכה תנועה תנודתית, גלים מתחילים לצוץ בזה אחר זה.

תנאי גלים מכניים

תנודות מסוג זה לא נוצרים תמיד. תנאים הכרחיים המראה שלהם הם המראה בזמן בינוני הפרעות הפגיע לו כוח, באלסטיות בפרט. הם מבקשים להפגיש שכנת חלקיקים כאשר הם נפרדו, להרחיק אותם זה מזה בעת ההתכנסות. כוח אלסטי הפועל על החלקיקים מנותקים מקור ההפרעה, מתחיל למשוך אותם מהאיזון. במשך הזמן, את כל החלקים של התקשורת מעורבים בתנועה תנודתית. רבייה של תנודות כאלה גל.

גלים מכניים ב קפיצי בינוני

בשנת הגל אלסטי, ישנם שני סוגים של תנועה בעת ובעונה האחת: התנודות של חלקיקים ואת ההפצה של ההפרעות. זה נקרא גל מכני האורך, לפיה החלקיקים לרטוט לאורך כיוון ההתפשטות שלה. Called גל רוחבי, חלקיקים בינוניים אשר משתנים על פני לכיוון התקדמותו.

המאפיינים של גלים מכניים

הפרעות של גל האורך היא דִבלוּל ודחיסה, ו רוחבית - משמרות (התקות) של שכבות חלק היחסים הבינוניים והשני. זן לחיצה מלווה כוחות אלסטי. בשלב זה זן הגזירה קשור בהופעה של כוחות אלסטי אך ורק מוצקים. שכבת המשמרת סביבות דמויות גז ונוזל של התקשורת הללו אינה מלווה את המופע של כוח אמר. בשל תכונותיו, גלים אורכיים יכולים להפיץ בכל מדיה, ואת צלב - מוצק באופן בלעדי.

מאפיינים של גלי מים

הגלים על פני הנוזל לא אורכים או רוחבי. הם יותר מורכבים, הדמות האורכת רוחבית שנקראה. במקרה זה, את חלקיקי הנוזל לנוע circumferentially או אליפסה מוארכת. התנועה המעגלית של חלקיקים על פני הנוזל, ובמיוחד כאשר תנודות גדולות מלוות בהילוך האיטי שלהם אך רציף לאורך כיוון התפשטות גל. זה תכונות אלה של גלים מכאניים במים גורמות להופעה על גדות ים שונה.

גלים מכניים תדירות

אם מדיום אלסטי (נוזל, מוצקים, גזים) ליזום חלקיקי התנודה שלה, בשל האינטראקציה ביניהם, זה יהיה להפיץ עם מהירות u. לפיכך, אם בתווך גזים או נוזלי יהיה בגוף הנדנוד, זה מתחיל תנועה מועברת כל החלקיקים הסמוכים. הם יהיו מעורבים בתהליך הבא וכן הלאה. בשלב זה מדיום שהכל יהיה להתנדנד בתדר שווה שווה לתדירות של גוף הנדנוד. זהו התדר של הגל. במילים אחרות, ערך זה יכול להיות מתואר תדירות תנודה נקודות בסביבה שבה התפשטות הגל.

מייד זה לא יכול להיות ברור כיצד תהליך זה מתרחש. עם גלים מכניים הקשורים באנרגיה העברת תנועה תנודתית ממקורו לפריפריה של המדיום. במהלך מתעוררות שנקרא גל עיוות תקופתי נשא מנקודה אחת לאחרת. בעשותו כן, החלקיקים של המדיום לא זזים יחד עם הגל. הם נעים קרוב מצב שיווי המשקל שלו. לכן ההפצה של גלים מכניים אינם מלווים את העברת החומר ממקום אחד למשנהו. בין הגלים המכאניים של תדרים שונים. לכן, הם מחולקים להקות ויצרו סולם מיוחד. תדירות נמדדת ביחידות הרץ (Hz).

נוסחא בסיסית

גל מכני, הנוסחה לחישוב וזה די פשוט, הוא אובייקט מעניין של המחקר. מהירויות הגל (υ) - היא מהירות תנועה של החזית שלה (הלוקוס של כל הנקודות שאליו התנודה הגיעה בסביבה כרגע):

υ = √G / ρ,

איפה ρ - צפיפות של המדיום, G - מודול.

בעת החישוב המהיר אין לבלבל בין גלים מכאניים במדיום עם מהירות תנועה של חלקיקי בינוני המעורבים בתהליך גל. לכן, למשל, גל הקול מתפשט באוויר בבית תנודות מהירות ממוצעת של המולקולות שלו ב 10 מ '/ s, בעוד מהירויות גל אקוסטי בתנאים נורמלים, היא 330 מ' / s.

Wavefront יכול להיות מסוגים שונים, הפשוטה שבהן:

• כדורים - בשל שינויי מדיום הגזים או נוזלי. הירידות משרעת גל עם הגדלת מרחק מהמקור היא ביחס הפוך לריבוע המרחק.

• Flat - מייצג מטוס שנמצא בניצב לכיוון התפשטות הגל. היא מתרחשת, למשל, ב גליל בוכנה סגור כאשר נע האחרון. גל המטוס מאופיין בכמעט משרעת קבועה. הירידה הקלה שלה עם מרחק ממקור ההפרעה קשורה למידת הצמיגות של המדיום הנוזלי או גזים.

הגל

תחת גל לממש את המרחק כי הקדמי שלה מועבר בתוך זמן השווה לתקופת תנודה של חלקיקים בינוניים:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

איפה T - תנודת תקופה, υ - גל מהירות, ω - תדירות מחזורית, ν - תדירות התנודות של הנקודות הבינוניות.

מאז מהירות התפשטות של הגל מכני תלויה לחלוטין את המאפיינים של המדיום, λ אורכו במהלך המעבר ממדיום אחד למשנהו משתנה. במקרה זה, ν תדיר התנודה תמיד נשאר זהה. מכונים גלים אלקטרומגנטיים דומים בכך ההפצה שלהם מתבצעת על העברת האנרגיה, אבל אין העברה של חומר.