Plik fale podłużne przejawiają się w ośrodkach materialnych, w których cząstki oscylują równolegle do kierunku, w którym porusza się fala. jak widać na poniższych obrazach. To jest jego charakterystyczna cecha.
Fale dźwiękowe, pewne fale, które pojawiają się podczas trzęsienia ziemi i te, które występują w czasie slinky lub sprężyna, gdy otrzymuje się mały impuls w tym samym kierunku swojej osi, są dobrymi przykładami tego rodzaju fal.
Dźwięk jest wytwarzany, gdy przedmiot (taki jak kamerton, instrument muzyczny lub po prostu struny głosowe) wibruje w medium zdolnym do przenoszenia zakłóceń poprzez wibracje jego cząsteczek. Powietrze jest odpowiednim medium, ale także ciecze i ciała stałe.
Zakłócenie wielokrotnie zmienia ciśnienie i gęstość medium. W ten sposób fala wytwarza kompresje i ekspansje (rozrzedzenia) w cząsteczkach ośrodka, ponieważ energia porusza się z określoną prędkością. v.
Te zmiany ciśnienia są odbierane przez ucho poprzez wibracje błony bębenkowej, za przekształcanie której odpowiada sieć nerwowa w maleńkie prądy elektryczne. Po dotarciu do mózgu interpretuje je jako dźwięki.
W fali podłużnej powtarzający się wzór nazywany jest cykl, i czas jej trwania Kropka fala. Jest też amplituda, która jest maksymalną intensywnością i która jest mierzona zgodnie z wielkością przyjętą jako odniesienie, w przypadku dźwięku może to być zmiana ciśnienia w ośrodku.
Kolejnym ważnym parametrem jest długość fali: odległość między dwoma kolejnymi uciśnięciami lub rozszerzeniami, patrz rysunek 1. W systemie międzynarodowym długość fali mierzona jest w metrach. Wreszcie jest twój prędkość (w metrach / sekundę dla systemu międzynarodowego), który wskazuje, jak szybko energia rozchodzi się.
Indeks artykułów
W ciele wodnym fale powstają z wielu przyczyn (zmiany ciśnienia, wiatry, oddziaływania grawitacyjne z innymi gwiazdami). W ten sposób fale morskie można podzielić na:
- Fale wiatru
- Pływy
- Tsunami
Opis tych fal jest dość złożony. Ogólnie rzecz biorąc, w głębokich wodach fale poruszają się wzdłużnie, powodując okresowe ściskanie i rozszerzanie ośrodka, jak opisano na początku..
Jednak na powierzchni morza sytuacja wygląda trochę inaczej, skoro tam tzw fale powierzchniowe, które łączą charakterystykę fali podłużnej i fali poprzecznej. Dlatego fale, które poruszają się w głębinach środowiska wodnego, różnią się znacznie od tych, które poruszają się powierzchownie..
Kłoda unosząca się na powierzchni morza wykonuje pewnego rodzaju ruch posuwisto-zwrotny lub delikatnie obracający się. Rzeczywiście, kiedy fale załamują się na brzegu, dominują podłużne składniki fali, a ponieważ kłoda reaguje na ruch cząsteczek wody, które ją otaczają, obserwuje się również wchodzenie i wychodzenie na powierzchnię..
Czynnikami określającymi rodzaj wytwarzanej fali są: głębokość wody i długość fali morskiej. Jeśli nazywa się głębokość wody w danym punkcie re, a długość fali to λ, fale przechodzą od podłużnych do powierzchniowych, gdy:
re < λ/dwa
Na powierzchni cząsteczki wody uzyskują ruchy obrotowe, które tracą wraz ze wzrostem głębokości. Tarcie masy wody o dno powoduje, że orbity te stają się eliptyczne, jak pokazano na rysunku 2.
Na plażach wody w pobliżu brzegu są bardziej niespokojne, ponieważ tam fale załamują się, cząsteczki wody na dnie są spowalniane, co powoduje, że na grzbietach gromadzi się więcej wody. Jednak w głębszych wodach odczuwa się, że falowanie mięknie.
Kiedy d >> λ/dwa masz głębokie fale morskie u krótkie fale, orbity kołowe lub eliptyczne zmniejszają się i dominują fale podłużne. Co jeśli re << λ/dwa fale pochodzą z wód powierzchniowych lub długie fale.
Do kategorii fal należą zarówno fale podłużne, jak i poprzeczne fale mechaniczne, które do rozmnażania wymagają materialnego medium.
Na początku wspomniano o głównym rozróżnieniu między nimi: w falach poprzecznych cząstki ośrodka poruszają się prostopadle do kierunku propagacji fali, natomiast w falach podłużnych oscylują w tym samym kierunku, po którym następuje zaburzenie. Ale są bardziej charakterystyczne cechy:
- W fali poprzecznej wyróżnia się grzbiety i doliny, które w podłużnych są równoznaczne z uciśnięciami i rozciągnięciami.
- Inną różnicą jest to, że fale podłużne nie są spolaryzowane, ponieważ kierunek prędkości fali jest taki sam jak kierunek ruchu oscylujących cząstek..
- Fale poprzeczne mogą rozchodzić się w dowolnym ośrodku, a nawet w próżni, podobnie jak fale elektromagnetyczne. Z drugiej strony, wewnątrz płynów, którym brakuje sztywności, cząsteczki nie mają innego wyjścia, jak tylko ślizgać się obok siebie i poruszać tak, jak robi to zaburzenie, to znaczy podłużnie..
W konsekwencji fale pochodzące ze środka mas oceanicznych i atmosferycznych są podłużne, ponieważ fale poprzeczne wymagają mediów o dostatecznej sztywności, aby umożliwić charakterystyczne ruchy prostopadłe..
- Fale podłużne powodują zmiany ciśnienia i gęstości w ośrodku, przez który się rozchodzą. Z drugiej strony fale poprzeczne nie wpływają w ten sposób na ośrodek.
Mają wspólne części: okres, amplitudę, częstotliwość, cykle, fazę i prędkość. Wszystkie fale ulegają odbiciu, załamaniu, dyfrakcji, interferencji oraz efektowi Dopplera i przenoszą energię przez ośrodek..
Chociaż szczyty i doliny są charakterystyczne dla fali poprzecznej, kompresje w fali podłużnej są analogiczne do szczytów i rozszerzeń do dolin w taki sposób, że obie fale dopuszczają ten sam matematyczny opis sinusoidy lub sinusoidy..
Fale dźwiękowe są najbardziej typowymi falami podłużnymi i należą do najczęściej badanych, ponieważ stanowią podstawę komunikacji i ekspresji muzycznej, przyczyny ich znaczenia w życiu ludzi. Ponadto fale dźwiękowe mają ważne zastosowania w medycynie, zarówno w diagnostyce, jak i leczeniu..
Technika ultradźwiękowa jest dobrze znana między innymi z wykonywania zdjęć medycznych, a także z leczenia kamicy nerkowej. Ultradźwięki są generowane przez kryształ piezoelektryczny zdolny do wytworzenia podłużnej fali ciśnienia po przyłożeniu do niego pola elektrycznego (wytwarza również prąd po przyłożeniu ciśnienia).
Aby naprawdę zobaczyć, jak wygląda fala podłużna, nic lepszego niż sprężyny śrubowe lub slinkys. Podając niewielki impuls sprężynie, natychmiast obserwuje się, jak naprzemiennie rozchodzą się ściśnięcia i rozprężenia na całej długości zwojów..
Fale podłużne są również częścią ruchów sejsmicznych. Trzęsienia ziemi składają się z różnych rodzajów fal, wśród których są Załamania P. lub prawybory i Fale S. lub drugorzędna. Pierwsze są podłużne, podczas gdy w drugim cząstki ośrodka drgają w kierunku poprzecznym do przemieszczania się fali..
W trzęsieniach ziemi wytwarzane są zarówno fale podłużne (pierwotne fale P), jak i poprzeczne (wtórne fale S), a także inne typy, takie jak fale Rayleigha i fale miłości, powierzchowne.
W rzeczywistości fale podłużne są jedynymi znanymi falami podróżującymi przez środek Ziemi. Ponieważ poruszają się one tylko w ciekłych lub gazowych mediach, naukowcy uważają, że rdzeń ziemi składa się głównie ze stopionego żelaza..
Fale P i S powstające podczas trzęsienia ziemi poruszają się po Ziemi z różnymi prędkościami, więc ich czasy przybycia do stacji sejsmograficznych są różne (patrz rysunek 3). Dzięki temu możliwe jest określenie odległości do epicentrum trzęsienia ziemi, poprzez triangulację, na podstawie danych z trzech lub więcej stacji..
Załóżmy, że wP. = 8 km / s to prędkość fal P, podczas gdy prędkość fal S to vS = 5 km / s. Fale P pojawiają się 2 minuty przed pierwszymi falami S. Jak obliczyć odległość od epicentrum?
Niech D będzie odległością między epicentrum a stacją sejsmologiczną. Dzięki dostarczonym danym możesz znaleźć czas podróży tP. a tyS każdej fali:
vP. = D / tP.
vS = D / tS
Różnica wynosi Δt = tS - tP.:
Δt = D / vS - D / vP. = D (1 / vS - 1 / vP.)
Rozwiązanie dla wartości D:
D = Δt / (1 / vS - 1 / vP.) = (Δt. VP.. vdo ) / (vP. - vdo)
Wiedząc, że 2 minuty = 120 sekund i podstawiając pozostałe wartości:
D = 120 s. (8 km / s. 5 km / s) / (8 - 5 km / s) = 1600 km.
Jeszcze bez komentarzy