Ones mecàniques: la font, les propietats de la fórmula

Imagineu el que una ona mecànica, es pot tirar una pedra a l'aigua. Cercles que sorgeix en el mateix i es depressions i crestes alternant - és un exemple de les ones mecàniques. Quina és la seva naturalesa? ones mecàniques - un procés de propagació d'oscil·lació en mitjans elàstics.

ones capil·lars

Tals ones mecàniques existeixen causa de l'efecte de la força de partícula de la interacció intermolecular de líquid i la gravetat. Les persones sempre han estat estudiant el fenomen. Els més notables són les ones del mar i l'oceà. Amb l'augment de les velocitats del vent, canvien, i la seva altura augmenta. També és complicat i la forma de les mateixes ones. En l'oceà, que poden arribar a proporcions aterridores. Un dels exemples més evidents són la força del tsunami que arrasa tot al seu pas.

L'energia de les ones del mar i l'oceà

Assolir onades costa de l'oceà amb un canvi brusc de la profunditat augmenta. De vegades arriben a una altura de diversos metres. En aquests moments, l'energia cinètica de l'enorme massa d'aigua s'envia obstacles en terra que sota la seva influència destrueix ràpidament. La força de les onades de vegades aconsegueix valors de grandesa.

ones elàstiques

En l'estudi de la mecànica no només les fluctuacions en la superfície del líquid, però també els anomenats ones elàstiques. Aquesta pertorbació, que es distribueixen en diferents mitjans de comunicació sota l'acció de forces elàstiques en ells. una pertorbació d'aquest tipus és qualsevol desviació de les partícules del medi des de la posició d'equilibri. Un bon exemple d'ones elàstiques és una corda llarga o un tub de goma unit un extrem a res. Si és tensa, i després un moviment brusc de la cara per crear una segona (no enganxosa) acaba la seva indignació, podem veure que tot el "córrer a través de" la longitud de la corda per al suport i reflexionar.

Font d'ones mecàniques

trastorn primari dóna lloc a un entorn d'ona. És causada per l'acció d'un cos estrany, que en física s'anomena la font de les ones. Poden ser una mà humana, gronxant corda o pedra llançada a l'aigua. En el cas en què la font té l'acció de curta durada, en el medi sovint és una sola ona. Quan el "pertorbador" fer un moviment oscil·latori de llarg, ones comencen a sorgir un rere l'altre.

Termes d'ones mecàniques

Les fluctuacions d'aquest tipus no sempre es formen. Un requisit previ per a la seva aspecte és l'aspecte en el moment de la pertorbació mig impedint força, en particular elasticitat. Busquen reunir les partícules veïnes quan estan separats, i allunyar-los l'un de l'altre en el moment de la convergència. força elàstica que actua sobre les partícules despreses de la font de pertorbació, comencen a tirar d'ells fora d'equilibri. Amb el temps, totes les peces dels mitjans de comunicació participen en un moviment oscil·latori. Propagació de tals vibracions i una ona.

ones mecàniques en un medi elàstic

En l'ona elàstica, hi ha dues classes de moviment al mateix temps: les oscil·lacions de les partícules i la distribució de la pertorbació. Es diu ona mecànica longitudinal, que les partícules vibrar al llarg de la direcció de la seva propagació. Anomenat ona transversal, les partícules mitjanes que varien a través de la seva adreça de propagació.

Les propietats de les ones mecàniques

Les pertorbacions en l'ona longitudinal és una rarefacció i de compressió, i transversal - torns (desplaçaments) d'algunes capes de la mitjana pel que fa a l'altre. tensió de compressió s'acompanya de forces elàstiques. En aquest deformació per esforç tallant associat amb l'aparició de forces elàstiques exclusivament en els sòlids. La capa de canvi de mitjans gasosos i líquids d'aquests mitjans no s'acompanya de l'aparició d'aquesta força. A causa de les seves propietats, les ones longitudinals es poden propagar en qualsevol mitjà de comunicació, i la creu - exclusivament sòlid.

Propietats de les ones d'aigua

Les onades a la superfície del líquid no longitudinal o transversal. Ells són més complexes, l'anomenat caràcter longitudinal i transversal. En aquest cas, les partícules de fluid es mouen circunferencialmente o el·lipse allargada. El moviment circular de partícules en la superfície del líquid, i especialment quan grans vibracions s'acompanyen del seu moviment lent però continu al llarg de la direcció de propagació de l'ona. Són aquestes propietats de les ones mecàniques en l'aigua provoca l'aparició en els bancs de diversos mariscs.

ones mecàniques de freqüència

Si el mitjà elàstic (líquid, sòlid, gasós) per iniciar les seves partícules d'oscil·lació, a causa de la interacció entre ells, que es propagarà amb velocitat u. Així, si en un medi gasós o líquid estarà en el cos oscil·lant, s'inicia el moviment transmès a tota la partícula adjacent. Ells estaran involucrats en el procés de la següent i així successivament. En aquest punt, tot mitjà oscil·larà igual freqüència igual a la freqüència del cos oscil·lant. És la freqüència de l'ona. En altres paraules, aquest valor pot ser descrit com la freqüència d'oscil·lació punts en un ambient on l'ona es propaga.

Immediatament pot ser que no sigui clar com es produeix aquest procés. Amb ones mecàniques associades energia de transferència de moviment oscil·latori de la seva font a la perifèria del medi. Durant aquest sorgeixen els anomenats ona deformació periòdica realitzada des d'un punt a un altre. D'aquesta manera, les partícules del medi no es mouen juntament amb l'ona. S'estenen prop de la seva posició d'equilibri. És per això que la distribució de les ones mecàniques no estan acompanyats pel trasllat dels materials d'un lloc a un altre. En les ones mecàniques de diferents freqüències. Per tant, es divideixen en bandes i van crear una escala especial. La freqüència es mesura en hertzs (Hz).

fórmula bàsica

ona mecànica, fórmula de càlcul que és bastant simple, és un objecte interessant d'estudi. La velocitat de l'ona (υ) - és una velocitat de moviment de la seva part davantera (el lloc geomètric de tots els punts als quals l'oscil·lació ha aconseguit medi ambient en el moment):

υ = √G / ρ,

on ρ - densitat del medi, G - mòdul.

En el càlcul de la velocitat no s'ha de confondre ones mecàniques en un mitjà amb una velocitat de moviment de les partícules del medi que estan involucrades en un procés d'ona. Així, per exemple, l'ona de so es propaga per l'aire a una fluctuacions de velocitat mitjana de les seves molècules a 10 m / s, mentre que la velocitat de l'ona acústica en condicions normals, és de 330 m / s.

Front d'ona pot ser de diferents tipus, el més simple dels quals són:

• esfèrics - causat per les fluctuacions en el medi gasós o líquid. L'amplitud d'ona disminueix en augmentar la distància des de la font és inversament proporcional al quadrat de la distància.

Plana • - representa un pla que és perpendicular a la direcció de propagació de l'ona. Es produeix, per exemple, en un cilindre tancat pistó quan aquest oscil·la. L'ona plana es caracteritza per amplitud gairebé constant. La seva lleugera disminució amb la distància des de la font d'interferències està associada amb el grau de viscositat del medi líquid o gasós.

longitud d'ona

Sota longitud d'ona de donar-se compte de la distància que la seva part davantera es mou en un temps que és igual al període d'oscil·lació de les partícules del medi:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

on T - període d'oscil·lació, υ - velocitat de l'ona, ω - freqüència cíclica, ν - freqüència de les oscil·lacions dels punts mitjans.

Ja que la velocitat de propagació de l'ona mecànica és completament depenent de les propietats del medi, es canvia la seva λ longitud durant la transició d'un mitjà a un altre. En aquest cas, la freqüència d'oscil·lació ν és sempre el mateix. Mecàniques i les ones electromagnètiques són similars en què la seva distribució es porta a terme a la transferència d'energia, però no hi ha transferència de matèria.