Mitambo ya mawimbi: chanzo, mali ya formula

Fikiria nini wimbi mitambo, inaweza kutupa jiwe majini. Circles kutokana humo na ni mchanganyiko Mabwawa na crests - ni mfano wa mawimbi mitambo. asili yake ni nini? Mitambo ya mawimbi - mchakato wa oscillation Uenezi katika vyombo vya habari elastic.

mawimbi ya mishipa

Kama mawimbi mitambo zipo kutokana na athari kwenye chembe nguvu za mahusiano intermolecular ya maji na mvuto. Watu kwa muda mrefu wamekuwa kusoma uzushi. Mashuhuri ni bahari na bahari mawimbi. Katika kuongezeka kwa kasi ya upepo, wao kubadilika, na urefu wao huongezeka. Pia ngumu na sura ya mawimbi wenyewe. Katika bahari, wanaweza kufikia idadi ya kutisha. Moja ya mifano ya wazi zaidi ni nguvu za tsunami kwamba sweeps mbali kila kitu katika njia yake.

nishati ya bahari na bahari mawimbi

Kufikia mawimbi pwani ya bahari na mabadiliko kwa kasi kwa ongezeko kina. Wao wakati mwingine kufikia urefu wa mita kadhaa. Katika wakati huo, kinetic nishati ya molekuli kubwa ya maji imetumwa vikwazo onshore kwamba chini ushawishi wake kwa kasi kuharibiwa. nguvu ya surf wakati mwingine kufikia maadili grandiose.

mawimbi elastic

Katika utafiti mechanics si kushuka kwa thamani tu kwa uso kioevu, lakini pia kinachojulikana mawimbi elastic. usumbufu huu, ambayo ni kusambazwa katika vyombo vya habari mbalimbali chini ya hatua ya vikosi vya elastic ndani yao. Kama perturbation ni kupotoka yoyote ya chembe ya kati kutoka nafasi msawazo. Mfano mzuri wa mawimbi elastic ni kamba ya muda mrefu au mpira tube masharti upande mmoja na kitu chochote. Kama ni taut, na kisha harakati mkali upande wa kujenga pili (yasiyo ya nata) mwisho hasira yake, tunaweza kuona duniani "endesha kwa njia ya" urefu wa kamba kwa msaada na kutafakari nyuma.

Chanzo cha mawimbi mitambo

usumbufu Msingi inatoa kupanda kwa mazingira wimbi. Ni unasababishwa na hatua ya nje ya mwili, ambayo katika fizikia inaitwa chanzo cha mawimbi. Wanaweza kuwa mkono wa binadamu, Nikicheza kamba au jiwe kutupwa majini. Iwapo chanzo ina hatua ya muda mfupi, wa kati mara nyingi ni wimbi moja. Wakati "ghasia" kufanya kwa muda mrefu oscillatory mwendo, mawimbi kuanza kuibuka mmoja baada ya mwingine.

Masharti ya mawimbi mitambo

Kushuka kwa thamani ya ya aina hii si mara zote sumu. sharti kwa muonekano wao ni kuonekana wakati wa perturbation kati kikwazo kwake nguvu, katika elasticity fulani. Wanataka kuleta pamoja nchi jirani ya chembe wakiwa mbali, na kuwatenganisha yao kutoka kwa kila mmoja wakati wa maelewano. elastic nguvu yeyote kwa chembe detached kutoka chanzo cha usumbufu, kuanza kuvuta yao nje ya usawa. Baada ya muda, vipande vyote ya vyombo vya habari ni kushiriki katika mwendo oscillatory. Kueneza mitetemo hiyo na wimbi.

mawimbi Mitambo katika kati elastic

Katika wimbi elastic, kuna aina mbili ya mwendo kwa wakati mmoja: oscillations wa chembechembe na usambazaji wa perturbation. Ni wito longitudinal mitambo nguvu, ambayo chembe kutetema pamoja mwelekeo wa uenezi wake. Kuitwa transverse wimbi, chembe kati ambayo kutofautiana katika mwelekeo wake wa uenezi.

tabia za mawimbi mitambo

Usumbufu katika wimbi longitudinal ni rarefaction na compression, na transverse - mabadiliko (makazi yao) ya tabaka fulani ya jamaa wa kati hadi mwingine. aina Compressive huambatana na vikosi elastic. Wakati huu Strain shear kuhusishwa na muonekano wa majeshi elastic peke katika mango. gesi na maji media kuhama safu ya vyombo hivi vya habari si akiongozana na tukio la alisema nguvu. Kutokana na uwezo wake, mawimbi longitudinal inaweza kueneza katika vyombo vya habari yoyote, na msalaba - maalum kigumu.

Mali mawimbi maji

mawimbi juu ya uso kioevu si longitudinal au transverse. Wao ni ngumu zaidi, kinachojulikana longitudinal na transverse herufi. Katika hali hii, chembe maji hoja circumferentially au vidogo duaradufu. mzunguko wa mduara wa chembe katika uso kioevu, na hasa wakati mitikisiko kubwa ni akiongozana na mwendo wao wa polepole lakini kuendelea pamoja na maelekezo ya wimbi uenezi. Ni hivi tabia za mawimbi mitambo katika maji husababisha muonekano kwenye kingo za vyakula vya baharini mbalimbali.

Frequency mitambo mawimbi

Kama kati elastic (kioevu, imara, gesi) kuanzisha oscillation yake chembe, kutokana na mwingiliano kati yao, itakuwa kueneza na kasi u. Hivyo, kama katika gesi au maji kati itakuwa katika mwili oscillating, kuanza harakati kupitishwa kwa chembe zote za jirani. Wao watashiriki katika mchakato wa kufuata na kadhalika. Katika hatua hii kila kitu kati itakuwa bembea frequency sawa sawa na mzunguko wa mwili oscillating. Ni mzunguko wa wimbi. Kwa maneno mengine, thamani hii inaweza kuwa kama ilivyoelezwa oscillation frequency pointi katika mazingira ambayo wimbi kueneza.

Mara inaweza kuwa wazi jinsi mchakato huu hutokea. Pamoja na mawimbi mitambo kuhusishwa oscillatory mwendo uhamisho nishati kutoka chanzo chake kwenye ukingo wa kati. Wakati wa ambayo yanatokea kinachojulikana mara kwa mara deformation wimbi pili kutoka hatua moja hadi nyingine. Katika kufanya hivyo, chembe ya kati si hoja pamoja na wimbi. Wao mbalimbali karibu na msawazo msimamo wake. Hii ndiyo sababu ya usambazaji wa mawimbi mitambo si akifuatana na uhamishaji wa nyenzo kutoka sehemu moja hadi nyingine. Katika mawimbi mitambo ya masafa tofauti. Kwa hiyo, wao ni kugawanywa katika bendi na kuanzisha kiwango maalum. frequency ni kipimo katika Hertz (Hz).

formula ya msingi

Mitambo nguvu, hesabu formula ambayo ni rahisi sana, ni ya kuvutia kitu cha utafiti. wimbi kasi (υ) - ni kasi ya kusonga mbele ya mbele yake (mahali maalum pa pointi zote ambayo oscillation umefikia mazingira kwa sasa):

υ = √G / ρ,

ambapo ρ - wiani wa kati, G - modulus.

Wakati wa kuhesabu kasi haipaswi kuchanganywa mawimbi mitambo katika kati na kasi ya harakati ya chembe kati kwamba ni kushiriki katika mchakato wimbi. Hivyo, kwa mfano, wimbi sauti kueneza kupitia hewa wakati kushuka kwa thamani ya wastani wa kasi ya molekuli yake katika 10 m / s, wakati acoustic wimbi kasi katika hali ya kawaida, ni 330 m / s.

Wavefront inaweza kuwa ya aina mbalimbali, rahisi ambayo ni:

• Spherical - unasababishwa na kupanda na kushuka kwa gesi au maji kati. wimbi amplitude kupungua na kuongezeka kwa umbali kutoka chanzo inversely sawia na mraba wa umbali.

Flat • - huwakilisha ndege ambayo ni perpendicular wimbi uenezi mwelekeo. Ni hutokea, kwa mfano, katika kufungwa piston silinda wakati oscillates mwisho. wimbi ndege ni sifa ya amplitude karibu mara kwa mara. Kupungua ya kidogo na umbali kutoka chanzo cha usumbufu ni kuhusishwa na kiasi cha mnato wa kati majimaji au gesi.

wavelength

Chini ya wavelength kutambua umbali kwamba mbele yake kuhamishwa kwa muda ambayo ni sawa na kipindi cha oscillation ya chembe kati:

λ = υT = υ / v = 2πυ / ω,

ambapo T - oscillation kipindi, υ - wimbi kasi, ω - mzunguko frequency, ν - mzunguko wa oscillations ya dots kati.

Kwa kuwa kasi ya uenezi wa wimbi mitambo hutegemea kabisa juu ya tabia za kati, urefu wake λ wakati kipindi cha mpito kutoka kati moja hadi nyingine ni iliyopita. Katika hali hii, oscillation frequency ν daima inabakia sawa. Mitambo na mawimbi sumakuumeme ni sawa kwa kuwa usambazaji wao unafanywa katika uhamisho wa nishati, lakini hakuna uhamisho wa suala hilo.