Aaltojen eteneminen joustavassa väliaineessa. Avoin kirjasto - avoin koulutustietokirjasto

Aallot kutsutaan aineen tai kentän tilan häiriöiksi, jotka etenevät avaruudessa ajan myötä.

Mekaaninen elastisissa väliaineissa syntyviä aaltoja kutsutaan, ts. ympäristöissä, joissa esiintyy voimia, jotka estävät:

1) vetomuodonmuutos (puristus);

2) leikkauksen muodonmuutos.

Ensimmäisessä tapauksessa on pitkittäinen aalto, jossa väliaineen hiukkasten värähtelyt tapahtuvat värähtelyjen etenemissuunnassa. Pituussuuntaiset aallot voivat levitä kiinteissä, nestemäisissä ja kaasumaisissa kappaleissa, koska ne liittyvät elastisten voimien syntymiseen muuttuessa äänenvoimakkuus.

Toisessa tapauksessa avaruudessa on olemassa leikkausaalto, jossa väliaineen hiukkaset värisevät kohtisuorassa tärinän etenemissuuntaan nähden. Leikkausaallot voivat levitä vain kiinteissä aineissa, koska liittyy elastisten voimien syntymiseen muuttuessa muoto runko.

Jos runko värisee elastisessa väliaineessa, se vaikuttaa sen vieressä olevaan väliaineen hiukkasiin ja saa ne suorittamaan pakotettuja värähtelyjä. Värähtelevän rungon lähellä oleva väliaine on epämuodostunut ja siinä syntyy elastisia voimia, jotka vaikuttavat väliaineen hiukkasiin, jotka ovat yhä kauempana kehosta, tuoden ne pois tasapainotilastaan. Ajan myötä yhä useammat väliaineen hiukkaset osallistuvat värähtelyliikkeeseen.

Mekaanisilla aaltoilmiöillä on suuri merkitys jokapäiväisessä elämässä. Esimerkiksi ympäristön kimmoisuudesta johtuvien ääniaaltojen ansiosta voimme kuulla. Nämä kaasuissa tai nesteissä olevat aallot edustavat tietyssä ympäristössä eteneviä paineen vaihteluita. Esimerkkeinä mekaanisista aalloista voidaan mainita myös: 1) aallot veden pinnalla, jossa vierekkäisten vesipinnan osien yhteys ei johdu elastisuudesta, vaan painovoimasta ja pintajännitysvoimista; 2) räjähdysaltistukset kuorien räjähdyksistä; 3) seismiset aallot - tärinät maankuoressa, etenevät maanjäristyksen paikasta.

Ero elastisten aaltojen ja muun väliaineen hiukkasten järjestetyn liikkeen välillä on se, että värähtelyjen eteneminen ei liity väliaineen aineen siirtymiseen paikasta toiseen pitkiä matkoja.

Pisteiden sijaintia, johon värähtelyt saavuttavat tietyn ajanhetken, kutsutaan edessä aaltoja. Aallon etuosa on pinta, joka erottaa aallonprosessissa jo mukana olevan tilan osan alueesta, jolla värähtelyjä ei ole vielä syntynyt.

Samassa vaiheessa värisevien pisteiden sijaintia kutsutaan aaltopinta... Aaltopinta voidaan vetää minkä tahansa aaltoprosessin kattaman tilan pisteen läpi. Näin ollen aaltopintoja on ääretön määrä, kun taas kerrallaan on vain yksi aaltorintama, se liikkuu koko ajan. Etupään muoto voi olla erilainen riippuen värähtelylähteen muodosta ja koosta sekä väliaineen ominaisuuksista.

Homogeenisen ja isotrooppisen väliaineen tapauksessa pallomaiset aallot etenevät pistelähteestä, ts. aaltorintama on tässä tapauksessa pallo. Jos värähtelyjen lähde on taso, mikä tahansa sen lähellä olevan aaltorintaman osa eroaa vähän tason osasta, joten tällaisen rintaman aaltoja kutsutaan tasoksi.

Oletetaan, että tänä aikana jokin aaltorintaman osa on siirtynyt. Määrä

kutsutaan aaltorintaman etenemisnopeudeksi tai vaiheen nopeus aaltoja tietyssä paikassa.

Suora, tangentti, jolle kussakin pisteessä yhtyy aallon suunta tässä pisteessä, so. energiansiirron suuntaan kutsutaan säde... Homogeenisessa isotrooppisessa väliaineessa säde on suora viiva kohtisuorassa aaltorintamaan nähden.

Lähteen värähtelyt voivat olla sekä harmonisia että ei-harmonisia. Vastaavasti aallot juoksevat lähteeltä yksivärinen ja ei yksivärinen... Ei-yksivärinen aalto (joka sisältää eri taajuuksien värähtelyjä) voidaan hajottaa yksiväriseksi (joista kukin sisältää saman taajuuden värähtelyjä). Yksivärinen (sinimuotoinen) aalto on abstraktio: tällaisen aallon on oltava äärettömän laajennettu tilassa ja ajassa.

Aloitetaan kaukaa ymmärtääksemme, miten tärinät leviävät väliaineessa. Oletko koskaan levännyt meren rannalla katsellen aaltoja, jotka juoksevat järjestelmällisesti hiekalla? Upea näky, eikö olekin? Mutta tästä spektaakkelista nautinnon lisäksi voit löytää jonkin verran hyötyä, jos ajattelet ja spekuloit vähän. Ajattelemme myös mielemme hyödyttämiseksi.

Mitä aallot ovat?

On yleisesti hyväksyttyä, että aallot ovat veden liike. Ne syntyvät meren yli puhaltavan tuulen vuoksi. Mutta käy ilmi, että jos aallot ovat veden liikkeitä, niin yhteen suuntaan puhaltavan tuulen pitäisi yksinkertaisesti ohittaa suurimman osan merivedestä meren toisesta päästä toiseen jonkin aikaa. Ja sitten jossain, esimerkiksi Turkin rannikolla, vesi olisi mennyt useita kilometrejä rannikosta, ja Krimillä olisi tulva.

Ja jos kaksi erilaista tuulta puhaltaa saman meren yli, niin jonnekin he voisivat järjestää valtavan kuopan suoraan veteen. Näin ei kuitenkaan ole. Hurrikaanien aikana tapahtuu tietysti rannikkoalueiden tulvia, mutta meri vain laskee aallonsa rannikolle, sitä kauemmas, sitä korkeammalla ne ovat, mutta se ei liiku itsestään.

Muuten meret olisivat voineet kulkea tuulen mukana koko planeetalla. Siksi käy ilmi, että vesi ei liiku aaltojen mukana, vaan pysyy paikallaan. Mitä sitten ovat aallot? Mikä on heidän luonteensa?

Onko tärinän leviäminen aaltoja?

Värähtelyt ja aallot tapahtuvat 9. luokassa fysiikan kurssilla yhdessä aiheessa. On loogista olettaa, että nämä ovat kaksi samanlaista ilmiötä, että ne ovat yhteydessä toisiinsa. Ja tämä on totta. Tärinän leviäminen väliaineessa on aaltoja.

On hyvin yksinkertaista nähdä tämä selvästi. Kiinnitä köyden toinen pää johonkin paikallaan olevaan kohtaan, vedä toisesta päästä ja ravista sitten varovasti.

Näet kuinka aallot kulkevat köyttä pitkin käsin. Tässä tapauksessa köysi itse ei liiku sinusta pois, se värisee. Lähteen värähtelyt etenevät sitä pitkin, ja näiden värähtelyjen energia välittyy.

Siksi aallot heittävät esineitä rannalle ja romahtavat voimalla, ne itse siirtävät energiaa. Aine itsessään ei kuitenkaan liiku tässä tapauksessa. Meri pysyy oikeutetulla paikalla.

Pituus- ja poikittaiset aallot

Erota pituus- ja poikittaiset aallot. Aaltoja, joissa värähtelyjä esiintyy niiden etenemissuunnassa, kutsutaan pitkittäinen... MUTTA poikittainen aallot ovat aaltoja, jotka etenevät kohtisuoraan värähtelyn suuntaan.

Millaisia ​​aaltoja luulette köyden tai meren aaltojen olevan? Köysiesimerkissä olivat leikkausaallot. Tärinämme suunnattiin ylös ja alas, ja aalto eteni köyttä pitkin, kohtisuoraan.

Pitkittäisaaltojen saamiseksi esimerkissä meidän on vaihdettava köysi kuminauhalla. Vedä johtoa liikkumattomasti, sinun on venytettävä sitä sormillasi tietyssä paikassa ja vapautettava se. Johdon venytetty segmentti supistuu, mutta tämän venytys-supistumisen energia siirtyy jonkin aikaa johtoa pitkin edelleen värähtelyinä.

Luento numero 9

Mekaaniset aallot

6.1. Tärinän leviäminen joustavassa väliaineessa.

6.2. Tason aaltoyhtälö.

6.3. Aaltoyhtälö.

6.4. Aallon etenemisnopeus eri välineissä.

Elastisessa väliaineessa (kiinteässä, nestemäisessä tai kaasumaisessa) etenevää mekaanista tärinää kutsutaan mekaaniseksi tai elastiseksi aaltoja.

Värähtelyjen etenemisprosessia jatkuvassa väliaineessa kutsutaan yleensä aaltoprosessiksi tai aalloksi. Aalto ei osoita väliaineen hiukkasia, joissa aalto etenee. ne värähtelevät vain tasapainotilojensa ympärillä. Yhdessä aallon kanssa vain värähtelyliikkeen tila ja sen energia siirtyvät hiukkasesta väliaineen partikkeliin. Tästä syystä Kaikkien aaltojen pääominaisuus niiden luonteesta riippumatta on energiansiirto ilman aineensiirtoa.

Kun otetaan huomioon riippuvuus hiukkasvärähtelyjen suunnasta aallon etenemissuuntaan nähden, erota pitkittäinen ja poikittainen aaltoja.

pitkittäinen jos väliaineen hiukkasten värähtelyt tapahtuvat aaltojen etenemissuunnassa. Pituussuuntaiset aallot liittyvät jännityksen volumetriseen muodonmuutokseen - väliaineen puristumiseen; siksi ne voivat levitä sekä kiinteissä aineissa että nesteissä ja kaasumaisissa väliaineissa.

Kimmoisa aalto kutsutaan yleensä poikittainen jos väliaineen hiukkasten värähtelyt tapahtuvat tasoissa, jotka ovat kohtisuorassa aallon etenemissuuntaan nähden, poikittaisia ​​aaltoja voi syntyä vain sellaisessa väliaineessa, jolla on muodon kimmoisuus, ts. joka pystyy vastustamaan leikkauksen muodonmuutosta. Tätä ominaisuutta omistavat vain kiinteät elimet.

Kuvassa Kuviossa 1 on esitetty harmoninen leikkausaalto, joka etenee akselia 0 pitkin NS... Aaltokaavio antaa väliaineen kaikkien hiukkasten siirtymän riippuvuuden etäisyydestä värähtelylähteestä tiettynä ajankohtana. Lähinnä samassa vaiheessa värisevien partikkeleiden välistä etäisyyttä kutsutaan yleensä aallonpituus. Aallonpituus on myös yhtä suuri kuin etäisyys, jonka tietty värähtelyn vaihe ulottuu värähtelyjakson aikana.

Ei vain 0-akselin varrella olevat hiukkaset värähtelevät. NS ja joukko hiukkasia suljettuna tiettyyn tilavuuteen. Niiden pisteiden sijainti, joihin vaihtelut saavuttavat ajan t, on tapana soittaa aallon edessä... Aallon etuosa on pinta, joka erottaa aallonprosessissa jo mukana olevan tilan osan alueesta, jolla värähtelyjä ei ole vielä syntynyt. Samassa vaiheessa värähtelevien pisteiden lokusta kutsutaan yleensä aaltopinta... Aaltopinta voidaan vetää minkä tahansa aaltoprosessin kattaman tilan pisteen läpi. Aaltopinnat ovat minkä tahansa muotoisia. Yksinkertaisimmissa tapauksissa ne ovat tason tai pallon muodossa. Vastaavasti aalloa näissä tapauksissa kutsutaan yleensä tasaiseksi tai pallomaiseksi. Tasoaallossa aaltopinnat ovat joukko samansuuntaisia ​​tasoja ja pallomaisessa aallossa samankeskisten pallojen joukko.

Valmiit työt

DIPLOMA TOIMII

Paljon on jo takanasi ja nyt olet valmistunut, jos tietysti kirjoitat tutkielmasi ajoissa. Mutta elämä on sellainen asia, että vasta nyt sinulle käy selväksi, että koska olet lakannut olemasta opiskelija, menetät kaikki opiskelijan ilot, joista monia et ole koskaan kokeillut, hylkäämällä kaiken ja lykkäämällä sitä myöhemmäksi. Ja nyt, sen sijaan, että korvaisit menetetyn ajan, työskentelet kovasti opinnäytetyön parissa? On hieno tie: lataa tarvitsemasi opinnäytetyö sivustoltamme - ja sinulla on heti paljon vapaa-aikaa!
Opinnäytetyöt on puolustettu menestyksekkäästi Kazakstanin tasavallan johtavissa yliopistoissa.
Työkustannukset 20000 tonnista

KURSSITOIMET

Kurssiprojekti on ensimmäinen vakava käytännön työ. Valmistuminen tutkintoprojektien kehittämiseksi alkaa lukupapereiden kirjoittamisella. Jos opiskelija oppii esittämään aiheen sisällön oikein kurssiprojektissa ja suunnittelemaan sen oikein, niin tulevaisuudessa hänellä ei ole ongelmia raporttien kirjoittamisessa, opinnäytteiden laatimisessa tai muiden käytännön tehtävien toteuttamisessa. . Itse asiassa tämä tieto-osa luotiin auttaakseen opiskelijoita kirjoittamaan tämän tyyppinen opiskelijatyö ja selventämään valmistelun aikana esiin tulevia kysymyksiä.
Työkustannukset alkaen 2500 tenge

MASTER-väitökset

Tällä hetkellä Kazakstanin ja IVY-maiden korkeakouluissa korkea-asteen koulutuksen taso on hyvin yleistä, mikä seuraa kandidaatin tutkintoa - maisterin tutkintoa. Tuomaristossa opiskelijat pyrkivät saamaan maisterin tutkinnon, joka tunnustetaan useimmissa maailman maissa enemmän kuin kandidaatin tutkinto ja jonka ulkomaiset työnantajat tunnustavat. Maisterin tutkinnon tulos on diplomityön puolustaminen.
Toimitamme ajan tasalla olevan analyyttisen ja tekstimateriaalin, hintaan sisältyy 2 tieteellistä artikkelia ja tiivistelmä.
Työkustannukset alkaen 35000 tenge

KÄYTÄNTÖRAPORTIT

Kaiken tyyppisen opiskelijaharjoittelun (koulutus, teollisuus, esitutkinto) suorittamisen jälkeen on laadittava raportti. Tämä asiakirja on vahvistus opiskelijan käytännön työstä ja perusta arvioinnin muodostumiselle käytäntöä varten. Yleensä raportin laatimiseksi käytännöstä sinun on kerättävä ja analysoitava tietoa yrityksestä, otettava huomioon organisaation rakenne ja työaikataulu, jossa harjoittelu tapahtuu, laadittava aikataulu ja kuvattava käytäntöäsi.
Autamme sinua kirjoittamaan raportin harjoittelusta ottaen huomioon tietyn yrityksen toiminnan erityispiirteet.

§ 1 Tärinän leviäminen väliaineessa. Pituus- ja poikittaiset aallot

Mieti, miten värähtelyt leviävät eri ympäristöissä. Usein voit tarkkailla, kuinka ympyrät leviävät kellukkeesta tai heitetystä kivestä. Värähtelyistä, jotka aiheuttavat väliaineen muodonmuutoksen avaruudessa, voi tulla esimerkiksi maanjäristysaaltojen, meriaaltojen tai äänen lähde. Jos tarkastelemme ääntä, värähtelyjä tuottavat sekä äänilähde (kieli tai virityshaarukka) että äänivastaanotin, esimerkiksi mikrofonikalvo. Värähtelyjä tekee myös itse väliaine, jonka läpi aalto kulkee.

Tärinän etenemistä avaruudessa ajan myötä kutsutaan aalloksi. Aallot ovat avaruudessa eteneviä häiriöitä, jotka siirtyvät pois alkuperästä.

On huomattava, että mekaanisten aaltojen eteneminen on mahdollista vain kaasussa, nestemäisessä ja kiinteässä väliaineessa. Mekaaninen aalto ei voi syntyä tyhjiössä millään tavalla.

Kiinteät, nestemäiset, kaasumaiset väliaineet koostuvat yksittäisistä hiukkasista, jotka ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa sitoutumisen avulla. Tietyn väliaineen hiukkasten värähtely yhdessä paikassa aiheuttaa naapurihiukkasten pakotettuja värähtelyjä, jotka puolestaan ​​herättävät seuraavan jne.

On pituus- ja leikkausaaltoja.

Aaltoa kutsutaan pitkittäiseksi, jos väliaineen hiukkaset värisevät aallon etenemissuuntaan.

Pituussuuntainen aalto voidaan nähdä esimerkissä, jossa on pehmeä pitkä jousi: puristamalla ja vapauttamalla yksi sen päistä (toinen pää on kiinteä), aiheuttamme sen kelojen peräkkäisen sakeutumisen ja harventumisen.

Toisin sanoen havaitsemme, kuinka sen toisesta päästä toiseen tulee häiriö, joka johtuu jousen voiman muutoksesta, jousen kelojen liikkumisnopeudesta tai kiihtyvyydestä, kelojen siirtymisestä tasapainoviivasta . Tässä esimerkissä näemme liikkuvan aallon.

Liikkuva aalto on aalto, joka liikkuu avaruudessa siirtäen energiaa siirtämättä ainetta.

a) alkutila; b) jousen puristus; c) värähtelyjen siirtyminen yhdestä silmukasta toiseen (silmukoiden paksuuntuminen ja purkautuminen).

Mekaniikassa tutkitaan ns. Elastisia aaltoja.

Väliainetta, jonka hiukkaset ovat yhteydessä toisiinsa siten, että toisen sijainnin muutos johtaa muutokseen muiden hiukkasten asemassa, kutsutaan elastiseksi.

Aaltoa kutsutaan poikittaiseksi, jos väliaineen hiukkaset värisevät aallon etenemissuuntaan nähden kohtisuorassa suunnassa.

Jos venytämme kuminauhaa vaakasuoraan, kiinnitämme sen toisen pään jäykästi ja tuomme toisen pystysuuntaiseen värähtelyliikkeeseen, pystymme havaitsemaan poikittaisen aallon.

Kokeessa simuloidaan jousien ja pallojen ketjua ja tässä mallissa analysoidaan pitkittäis- ja poikittaisten aaltojen liikettä.

Pituussuuntaisen aallon (a) tapauksessa pallot siirtyvät pitkin ja jouset ovat joko venytettyjä tai puristettuja, toisin sanoen tapahtuu puristus- tai kireämismuodostumia. On muistettava, että nestemäisessä ja kaasumaisessa väliaineessa tällaiseen muodonmuutokseen liittyy väliaineen tiivistyminen tai sen harvinaisuus.

Jos palloa siirretään kohtisuoraan ketjuun (b) nähden, tapahtuu ns. Leikkausmuodonmuutos. Tässä tapauksessa näemme leikkausaallon liikkeen. On syytä muistaa, että leikkauksen muodonmuutos on mahdotonta nestemäisessä ja kaasumaisessa väliaineessa.

Siksi seuraava määritelmä pätee.

Pituussuuntaiset mekaaniset aallot voivat levitä missä tahansa väliaineessa: nestemäisessä, kaasumaisessa ja kiinteässä muodossa. Leikkausaallot voivat esiintyä vain kiinteässä alustassa.

§ 2 Lyhyt yhteenveto oppitunnin aiheesta

Mekaanisten aaltojen leviäminen on mahdollista vain kaasussa, nestemäisessä ja kiinteässä väliaineessa. Mekaaninen aalto ei voi syntyä tyhjiössä millään tavalla.

On pituus- ja leikkausaaltoja. Pituussuuntaiset mekaaniset aallot voivat levitä missä tahansa väliaineessa: nestemäisessä, kaasumaisessa ja kiinteässä muodossa. Leikkausaallot voivat esiintyä vain kiinteässä alustassa.

Luettelo käytetystä kirjallisuudesta:

1. Fysiikka. Iso tietosanakirja / Ch. toim. A.M.Prokhorov. - 4. painos - M.: Suuri venäläinen tietosanakirja, 1999. - S. 293-295.
2. Irodov I.E. mekaniikka. Peruslait / I.E. Irodov. - 5. painos, Rev. –M.: Perustietojen laboratorio, 2000, s. 205–223.
3. Irodov I.E. oskillaattorijärjestelmien mekaniikka / I.E. Irodov. - 3. painos, Rev.-M.: Perustietojen laboratorio, 2000, s. 311–320.
4. A.V.Peryshkin Fysiikka. Luokka 9: oppikirja / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - M.: Bustard, 2014. - 319s. Fysiikan testitehtävien kokoelma, luokka 9. / E.A.Maron, A.E.Maron. Kustantamo "Education", Moskova, 2007.

Käytetyt kuvat: