ondes mécaniques: la source, les propriétés de la formule

Imaginez ce qu'est une onde mécanique, peut être jeter une pierre dans l'eau. Les cercles résultant dans celle-ci et sont des creux et des crêtes alternées – est un exemple des ondes mécaniques. Quelle est leur nature? ondes mécaniques – un procédé de propagation d'oscillation dans un milieu élastique.

ondes capillaire

Ces ondes mécaniques existent en raison de l'effet sur la résistance des particules de l'interaction intermoléculaire du liquide et de la gravité. Les gens ont longtemps étudié le phénomène. Les plus notables sont les vagues de la mer et l'océan. Avec l'augmentation de la vitesse du vent, ils changent, et leur hauteur augmente. Il est également compliqué et la forme des vagues elles-mêmes. Dans l'océan, ils peuvent atteindre des proportions effrayantes. L'un des exemples les plus évidents sont la force du tsunami qui balaie tout sur son chemin.

L'énergie des vagues de la mer et l'océan

Atteindre les vagues de l'océan rivage avec un brusque changement de la profondeur augmente. Ils atteignent parfois une hauteur de plusieurs mètres. A ces moments – là, l'énergie cinétique de la masse énorme d'eau est envoyé à terre les obstacles que sous son influence rapidement détruite. La force des vagues atteint parfois des valeurs grandioses.

ondes élastiques

Dans l'étude de la mécanique des fluctuations non seulement à la surface du liquide, mais aussi ce qu'on appelle des ondes élastiques. Cette perturbation, qui sont distribués dans différents médias sous l'action des forces élastiques en eux. Une telle perturbation est une déviation des particules du milieu à partir de la position d'équilibre. Un bon exemple d'ondes élastiques est une longue corde ou d'un tube en caoutchouc fixé par une extrémité à quoi que ce soit. Si elle est tendue, puis un mouvement brusque du côté de créer une seconde (non collante) mettre fin à son indignation, nous pouvons le voir dans le « courir à travers » la longueur de la corde à l'appui et rejaillira.

Source des ondes mécaniques

perturbation primaire donne lieu à un environnement d'onde. Elle est causée par l'action d'un corps étranger, qui en physique est appelée la source des ondes. Ils peuvent être une main humaine, corde balançant ou pierre jetée dans l'eau. Dans le cas où la source a l'action de courte durée, dans le milieu, il est souvent une seule vague. Lorsque le « perturbatrice » faire un long mouvement oscillatoire, les vagues commencent à émerger un après l'autre.

Conditions d'ondes mécaniques

Fluctuations de ce genre ne sont pas toujours formés. Une condition sine qua non pour leur apparence est l'apparition au moment du milieu de perturbation lui empêchant la force, l'élasticité particulière. Ils cherchent à rassembler des particules voisines quand ils sont séparés, et les éloigner les uns des autres au moment de la convergence. une force élastique agissant sur les particules détachées de la source de perturbation, commencent à les tirer hors de l'équilibre. Au fil du temps, toutes les pièces de médias sont impliqués dans un mouvement oscillatoire. La propagation de ces vibrations et une vague.

ondes mécaniques dans un milieu élastique

Dans l'onde élastique, il existe deux types de mouvement en même temps: les oscillations des particules et la distribution de la perturbation. On appelle onde mécanique longitudinale, laquelle des particules vibrer le long de la direction de sa propagation. Appelée onde transversale, les particules moyennes qui peuvent varier à travers sa direction de propagation.

Les propriétés des ondes mécaniques

Perturbations de l'onde longitudinale est une raréfaction et la compression, et transversal – quarts (déplacements) de certaines couches du support par rapport à l'autre. contrainte de compression est accompagnée par des forces élastiques. A cette contrainte de cisaillement associée à l'apparition de forces élastiques exclusivement dans les solides. La couche de décalage de milieux gazeux et liquides de ces milieux est non accompagnée par l'apparition de ladite force. En raison de ses propriétés, les ondes longitudinales peuvent se propager sur tout support, et contre – exclusivement solide.

Propriétés des vagues d'eau

Les vagues sur la surface du liquide non longitudinale ou transversale. Ils sont plus complexes, le caractère longitudinal et transversal dite. Dans ce cas, les particules de fluide se déplacent de manière circonférentielle ou d'une ellipse allongée. Le mouvement circulaire de particules à la surface du liquide, et en particulier lorsque de grandes vibrations sont accompagnées de leur mouvement lent mais continu le long de la direction de propagation des ondes. Ce sont ces propriétés des ondes mécaniques dans l'eau provoque l'apparition sur les rives de divers fruits de mer.

Fréquence des ondes mécaniques

Si le moyen élastique (liquide, solide, gazeux) pour initier ses particules d'oscillation, en raison de l'interaction entre eux, elle se propage avec une vitesse u. Ainsi, si dans un milieu gazeux ou liquide sera dans le corps oscillant, il commence son mouvement transmis à toutes les particules adjacentes. Ils seront impliqués dans le processus de suivi et ainsi de suite. A ce stade, tout moyen oscillera fréquence égale égale à la fréquence d'oscillation du corps. Il est la fréquence de l'onde. En d' autres termes, cette valeur peut être décrite comme la fréquence d'oscillation des points dans un environnement où l'onde se propage.

Immédiatement il peut ne pas être clair comment ce processus se produit. Avec des ondes mécaniques associées énergie de transfert de mouvement oscillatoire de sa source à la périphérie du support. Au cours de cette surgissent que l'on appelle onde de déformation périodique porté d'un point à un autre. Ce faisant, les particules du milieu ne se déplacent pas avec la vague. Ils vont à proximité de sa position d'équilibre. Voilà pourquoi la distribution des ondes mécaniques ne sont pas accompagnés par le transfert du matériel d'un endroit à l'autre. Dans les ondes mécaniques de fréquences différentes. , Ils sont donc divisés en groupes et ont créé une échelle spéciale. La fréquence est mesurée en hertz (Hz).

formule de base

onde mécanique, la formule de calcul qui est tout à fait simple, est un objet d'étude intéressant. La vitesse des vagues (υ) – est une vitesse de déplacement de sa partie avant (le lieu géométrique de tous les points où l'oscillation a atteint environnement pour le moment):

υ = √G / ρ,

où ρ – masse volumique du milieu, G – module.

Lors du calcul de la vitesse ne doit pas être confondu ondes mécaniques dans un milieu avec une vitesse de déplacement des particules moyennes qui sont impliquées dans un processus d'onde. Ainsi, par exemple, l'onde sonore se propage à travers l'air à une fluctuation de la vitesse moyenne de ses molécules à 10 m / s, tandis que la vitesse de l'onde acoustique dans les conditions normales, est de 330 m / s.

Wavefront peut être de différents types, dont les plus simples sont les suivants:

• Spherical – provoquée par des fluctuations dans le milieu gazeux ou liquide. Les diminutions d'amplitude d'onde avec l'augmentation de la distance de la source est inversement proportionnelle au carré de la distance.

Plat • – représente un plan qui est perpendiculaire à la direction de propagation des ondes. Il se produit, par exemple, dans un cylindre de piston fermé lorsque celui-ci oscille. L'onde plane est caractérisée par une amplitude presque constante. Sa légère diminution avec la distance de la source de perturbation est associée au degré de viscosité du milieu liquide ou gazeux.

longueur d'ondes

En vertu de la longueur d' onde se rendre compte de la distance que sa face avant est déplacé dans un temps qui est égale à la période d'oscillation des particules moyennes:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

où T – période d'oscillation, υ – vitesse de l'onde, ω – fréquence cyclique, ν – fréquence des oscillations des points moyennes.

Etant donné que la vitesse de propagation de l'onde mécanique est totalement dépendant des propriétés du milieu, sa longueur λ pendant la transition d'un milieu à l'autre est modifiée. Dans ce cas, la fréquence d'oscillation ν reste toujours le même. Mécaniques et les ondes électromagnétiques sont semblables en ce que la distribution est effectuée au transfert d'énergie, mais il n'y a pas de transfert de la matière.