Kueneza kwa mawimbi kwa njia ya elastic. Fungua Maktaba - maktaba ya wazi ya habari ya elimu

mawimbi ni misukosuko yoyote ya hali ya jambo au shamba, inayoenea angani kwa wakati.

Mitambo inayoitwa mawimbi yanayotokea katika vyombo vya habari vya elastic, i.e. katika vyombo vya habari ambamo nguvu hutokea zinazozuia:

1) deformations tensile (compression);

2) deformations shear.

Katika kesi ya kwanza, kuna wimbi la longitudinal, ambayo oscillations ya chembe za kati hutokea katika mwelekeo wa uenezi wa oscillations. Mawimbi ya longitudinal yanaweza kuenea katika miili imara, kioevu na gesi, kwa sababu wanahusishwa na kuonekana kwa nguvu za elastic wakati wa kubadilisha kiasi.

Katika kesi ya pili, kuna nafasi wimbi la kupita, ambayo chembe za kati huzunguka katika mwelekeo perpendicular kwa mwelekeo wa uenezi wa vibrations. Mawimbi ya transverse yanaweza tu kueneza katika yabisi, kwa sababu kuhusishwa na kuibuka kwa nguvu za elastic wakati wa kubadilisha fomu mwili.

Ikiwa mwili huzunguka katikati ya elastic, basi hufanya juu ya chembe za kati iliyo karibu nayo, na huwafanya kufanya oscillations ya kulazimishwa. Wa kati karibu na mwili unaozunguka huharibika, na nguvu za elastic hutokea ndani yake. Nguvu hizi hufanya kazi kwa chembe za kati ambazo ziko mbali zaidi na zaidi kutoka kwa mwili, na kuziondoa kutoka kwa usawa. Baada ya muda, idadi inayoongezeka ya chembe za kati inahusika katika mwendo wa oscillatory.

Matukio ya wimbi la mitambo ni ya umuhimu mkubwa kwa maisha ya kila siku. Kwa mfano, shukrani kwa mawimbi ya sauti yanayosababishwa na elasticity ya mazingira, tunaweza kusikia. Mawimbi haya katika gesi au vimiminika ni mabadiliko ya shinikizo yanayoenea kwa njia fulani. Kama mifano ya mawimbi ya mitambo, mtu anaweza pia kutaja: 1) mawimbi juu ya uso wa maji, ambapo uunganisho wa sehemu za karibu za uso wa maji haukusababishwa na elasticity, lakini kwa mvuto na nguvu za mvutano wa uso; 2) mawimbi ya mlipuko kutoka kwa milipuko ya shell; 3) mawimbi ya seismic - kushuka kwa thamani katika ukoko wa dunia, kuenea kutoka mahali pa tetemeko la ardhi.

Tofauti kati ya mawimbi ya elastic na mwendo mwingine wowote ulioamuru wa chembe za kati ni kwamba uenezi wa oscillations hauhusiani na uhamisho wa dutu ya kati kutoka sehemu moja hadi nyingine kwa umbali mrefu.

Eneo la pointi ambazo oscillations hufikia hatua fulani kwa wakati inaitwa mbele mawimbi. Mbele ya wimbi ni uso unaotenganisha sehemu ya nafasi tayari inayohusika katika mchakato wa wimbi kutoka eneo ambalo oscillations bado haijatokea.

Locus ya pointi oscillating katika awamu hiyo inaitwa uso wa wimbi. Uso wa wimbi unaweza kuchorwa kupitia hatua yoyote katika nafasi iliyofunikwa na mchakato wa wimbi. Kwa hivyo, kuna idadi isiyo na kikomo ya nyuso za mawimbi, wakati kuna wimbi moja tu la mbele wakati wowote wa wakati, linasonga kila wakati. Sura ya mbele inaweza kuwa tofauti kulingana na sura na vipimo vya chanzo cha oscillation na mali ya kati.

Katika kesi ya kati ya homogeneous na isotropic, mawimbi ya spherical huenea kutoka kwa chanzo cha uhakika, i.e. mbele ya wimbi katika kesi hii ni tufe. Ikiwa chanzo cha oscillations ni ndege, basi karibu nayo sehemu yoyote ya mbele ya wimbi inatofautiana kidogo na sehemu ya ndege, kwa hiyo mawimbi yenye mbele vile huitwa mawimbi ya ndege.

Wacha tuchukue kuwa wakati sehemu fulani ya sehemu ya mbele ya wimbi imehamia . Thamani

inaitwa kasi ya uenezi wa mbele ya wimbi au kasi ya awamu mawimbi mahali hapa.

Mstari ambao tangent katika kila hatua inafanana na mwelekeo wa wimbi katika hatua hiyo, i.e. na mwelekeo wa uhamisho wa nishati inaitwa boriti. Katika kati ya isotropiki yenye homogeneous, boriti ni mstari wa moja kwa moja perpendicular mbele ya wimbi.

Oscillations kutoka chanzo inaweza kuwa ama harmonic au yasiyo ya harmonic. Ipasavyo, mawimbi hukimbia kutoka kwa chanzo monochromatic na yasiyo ya monochromatic. Wimbi lisilo la monochromatic (lililo na mitetemo ya masafa tofauti) linaweza kugawanywa katika mawimbi ya monochromatic (kila moja ambayo ina vibrations ya frequency sawa). Wimbi la monochromatic (sinusoidal) ni uondoaji: wimbi kama hilo lazima liongezeke kwa muda mrefu katika nafasi na wakati.

Ili kuelewa jinsi mitetemo inavyoenea kwa njia ya kati, wacha tuanze kutoka mbali. Je, umewahi kupumzika kwenye ufuo wa bahari, ukitazama mawimbi yakipita kwenye mchanga kwa utaratibu? Mwonekano wa ajabu, sivyo? Lakini katika tamasha hili, pamoja na furaha, unaweza kupata faida fulani, ikiwa unafikiri na kufikiria kidogo. Pia tunasababu ili kunufaisha akili zetu.

Mawimbi ni nini?

Inakubaliwa kwa ujumla kuwa mawimbi ni harakati ya maji. Wanatokea kwa sababu ya upepo unaovuma juu ya bahari. Lakini inabadilika kuwa ikiwa mawimbi ni harakati ya maji, basi upepo unaovuma kwa mwelekeo mmoja unapaswa kuchukua maji mengi ya bahari kutoka mwisho mmoja wa bahari hadi mwingine kwa wakati fulani. Na kisha mahali fulani, sema, kutoka pwani ya Uturuki, maji yangekwenda kilomita kadhaa kutoka pwani, na kungekuwa na mafuriko huko Crimea.

Na ikiwa pepo mbili tofauti zilivuma juu ya bahari moja, basi mahali fulani wangeweza kupanga shimo kubwa ndani ya maji. Hata hivyo, hii haina kutokea. Kuna, bila shaka, mafuriko ya maeneo ya pwani wakati wa vimbunga, lakini bahari huleta tu mawimbi yake kwenye pwani, ni mbali zaidi, ni ya juu zaidi, lakini haina kusonga yenyewe.

Vinginevyo, bahari zingeweza kusafiri kwenye sayari nzima pamoja na upepo. Kwa hiyo, zinageuka kuwa maji hayatembei na mawimbi, lakini inabaki mahali. Mawimbi ni nini basi? Je, asili yao ni nini?

Je, uenezaji wa mitetemo ni nini mawimbi?

Oscillations na mawimbi hufanyika katika daraja la 9 katika mwendo wa fizikia katika mada moja. Ni busara kudhani basi kwamba haya ni matukio mawili ya asili moja, kwamba yanaunganishwa. Na hii ni kweli kabisa. Uenezi wa vibrations katika kati ni nini mawimbi ni.

Ni rahisi sana kuona hili wazi. Funga mwisho mmoja wa kamba kwa kitu kisichohamishika, na kuvuta mwisho mwingine na kisha kutikisa kidogo.

Utaona jinsi mawimbi yanavyokimbia kutoka kwa kamba kwa mkono. Wakati huo huo, kamba yenyewe haina kuondoka kutoka kwako, inazunguka. Mitetemo kutoka kwa chanzo huenea kando yake, na nishati ya vibrations hizi hupitishwa.

Ndio maana mawimbi hutupa vitu ufukweni na kuanguka kwa nguvu; wao wenyewe huhamisha nishati. Hata hivyo, dutu yenyewe haina hoja. Bahari inabaki mahali pake panapostahili.

Mawimbi ya longitudinal na transverse

Kuna mawimbi ya longitudinal na transverse. Mawimbi ambayo oscillations hutokea kando ya mwelekeo wa uenezi wao huitwa longitudinal. LAKINI kupita Mawimbi ni mawimbi yanayoeneza perpendicular kwa mwelekeo wa vibration.

Unafikiria nini, kamba au mawimbi ya bahari yalikuwa na mawimbi ya aina gani? Mawimbi ya shear yalikuwa kwenye mfano wetu wa kamba. Oscillations yetu ilielekezwa juu na chini, na wimbi lilienea kando ya kamba, yaani, perpendicularly.

Ili kupata mawimbi ya longitudinal katika mfano wetu, tunahitaji kuchukua nafasi ya kamba na kamba ya mpira. Kuvuta kamba bila kusonga, unahitaji kunyoosha kwa vidole vyako mahali fulani na kuifungua. Sehemu iliyonyooshwa ya kamba itapunguza, lakini nishati ya kunyoosha hii itapitishwa zaidi kando ya kamba kwa namna ya oscillations kwa muda.

Mhadhara namba 9

mawimbi ya mitambo

6.1. Uenezi wa vibrations katika kati elastic.

6.2. Mlinganyo wa wimbi la ndege.

6.3. mlinganyo wa wimbi.

6.4. Kasi ya uenezi wa wimbi katika vyombo vya habari mbalimbali.

Oscillations ya mitambo inayoenea kwa njia ya elastic (imara, kioevu au gesi) inaitwa mitambo au elastic. mawimbi.

Mchakato wa uenezi wa oscillations katika kati inayoendelea inaitwa kawaida mchakato wa wimbi au wimbi. Chembe za kati ambayo wimbi hueneza hazihusishwa na wimbi katika mwendo wa kutafsiri. wanazunguka tu kwenye nafasi zao za usawa. Pamoja na wimbi, hali tu ya mwendo wa oscillatory na nishati yake hupitishwa kutoka kwa chembe hadi chembe ya kati. Kwa sababu hii mali kuu ya mawimbi yote, bila kujali asili yao, ni uhamisho wa nishati bila uhamisho wa suala.

Kwa kuzingatia utegemezi wa mwelekeo wa oscillations ya chembe kwa heshima na mwelekeo ambao wimbi huenea, tunatofautisha. longitudinal na kupita mawimbi.

longitudinal, ikiwa oscillations ya chembe za kati hutokea katika mwelekeo wa uenezi wa wimbi. Mawimbi ya longitudinal yanahusishwa na deformation ya volumetric tensile-compression ya kati, kwa hiyo, wanaweza kueneza wote katika yabisi na katika kioevu na vyombo vya habari vya gesi.

Wimbi la elastic linaitwa kupita, ikiwa oscillations ya chembe za kati hutokea katika ndege perpendicular kwa mwelekeo wa uenezi wa wimbi Mawimbi ya transverse yanaweza kutokea tu katika kati ambayo ina elasticity ya fomu, yaani, ina uwezo wa kupinga deformation ya shear. Miili madhubuti pekee ndiyo inayo mali hii.

Kwenye mtini. 6.1.1 inaonyesha wimbi la mvuto wa sauti linaloenea kwenye mhimili 0 X. Grafu ya wimbi inatoa utegemezi wa uhamishaji wa chembe zote za kati kwenye umbali wa chanzo cha oscillations kwa wakati fulani. Umbali kati ya chembe za karibu zinazozunguka katika awamu hiyo hiyo inaitwa urefu wa mawimbi. Urefu wa mawimbi pia ni sawa na umbali juu ya ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ awamu fulani ya oscillation huenea katika kipindi cha oscillation.

Sio tu chembe zilizo kando ya mhimili 0 oscillate X, lakini seti ya chembe zilizofungwa kwa kiasi fulani. Eneo la pointi ambazo oscillations hufikia kwa wakati wa wakati t, inayoitwa kawaida wimbi mbele. Mbele ya wimbi ni uso unaotenganisha sehemu ya nafasi tayari inayohusika katika mchakato wa wimbi kutoka eneo ambalo oscillations bado haijatokea. Locus ya pointi oscillating katika awamu hiyo inaitwa uso wa wimbi. Uso wa wimbi unaweza kuchorwa kupitia hatua yoyote katika nafasi iliyofunikwa na mchakato wa wimbi. Nyuso za mawimbi huja katika maumbo yote. Katika kesi rahisi zaidi, wana sura ya ndege au nyanja. Ipasavyo, wimbi katika kesi hizi huitwa gorofa au spherical. Katika wimbi la ndege, nyuso za mawimbi ni seti ya ndege sambamba na kila mmoja, na katika wimbi la spherical, ni seti ya nyanja za kuzingatia.

Kazi zilizokamilika

KAZI HIZI

Mengi tayari nyuma na sasa wewe ni mhitimu, ikiwa, bila shaka, unaandika thesis yako kwa wakati. Lakini maisha ni kitu ambacho ni sasa tu inakuwa wazi kwako kwamba, baada ya kuacha kuwa mwanafunzi, utapoteza furaha zote za wanafunzi, ambazo nyingi haujajaribu, kuweka kila kitu na kuiweka baadaye. Na sasa, badala ya kupata, wewe ni kuchezea Thesis yako? Kuna njia nzuri ya kutoka: pakua thesis unayohitaji kutoka kwa wavuti yetu - na utakuwa na wakati mwingi wa bure mara moja!
Kazi za diploma zimetetewa kwa mafanikio katika Vyuo Vikuu vinavyoongoza vya Jamhuri ya Kazakhstan.
Gharama ya kazi kutoka 20 000 tenge

KAZI ZA KOZI

Mradi wa kozi ni kazi kubwa ya kwanza ya vitendo. Ni kwa kuandika karatasi ya muhula ambapo maandalizi ya maendeleo ya miradi ya kuhitimu huanza. Ikiwa mwanafunzi atajifunza kutaja kwa usahihi yaliyomo kwenye mada katika mradi wa kozi na kuichora kwa usahihi, basi katika siku zijazo hatakuwa na shida ama na kuandika ripoti, au kwa kuandaa nadharia, au kwa kufanya kazi zingine za vitendo. Ili kuwasaidia wanafunzi katika kuandika aina hii ya kazi ya mwanafunzi na kufafanua maswali yanayotokea wakati wa maandalizi yake, kwa kweli, sehemu hii ya habari iliundwa.
Gharama ya kazi kutoka 2 500 tenge

HIZI ZA MASTER

Kwa sasa, katika taasisi za elimu ya juu ya Kazakhstan na nchi za CIS, hatua ya elimu ya juu ya kitaaluma, ambayo ifuatavyo baada ya shahada ya bachelor - shahada ya bwana, ni ya kawaida sana. Katika mahakama hiyo, wanafunzi husoma kwa lengo la kupata shahada ya uzamili, ambayo inatambulika katika nchi nyingi za dunia zaidi ya shahada ya kwanza, na pia inatambuliwa na waajiri wa kigeni. Matokeo ya mafunzo katika uagistracy ni utetezi wa thesis ya bwana.
Tutakupa nyenzo za kisasa za uchanganuzi na maandishi, bei inajumuisha nakala 2 za kisayansi na muhtasari.
Gharama ya kazi kutoka 35,000 tenge

TAARIFA ZA MAZOEZI

Baada ya kukamilisha aina yoyote ya mazoezi ya mwanafunzi (elimu, viwanda, shahada ya kwanza) ripoti inahitajika. Hati hii itakuwa uthibitisho wa kazi ya vitendo ya mwanafunzi na msingi wa malezi ya tathmini ya mazoezi. Kawaida, ili kuunda ripoti ya mafunzo ya ndani, unahitaji kukusanya na kuchambua habari kuhusu biashara, fikiria muundo na ratiba ya kazi ya shirika ambalo mafunzo hufanyika, chora mpango wa kalenda na ueleze shughuli zako za vitendo.
Tutakusaidia kuandika ripoti juu ya mafunzo, kwa kuzingatia maalum ya shughuli za biashara fulani.

§ 1 Uenezi wa oscillations katika kati. Mawimbi ya longitudinal na transverse

Wacha tuchunguze jinsi oscillations inavyoenea katika media anuwai. Mara nyingi unaweza kuona jinsi miduara inavyotofautiana kutoka kwa kuelea au jiwe lililotupwa ndani ya maji. Oscillations ambayo huunda deformation ya kati katika nafasi inaweza kuwa chanzo, kwa mfano, mawimbi ya tetemeko la ardhi, mawimbi ya bahari au sauti. Ikiwa tunazingatia sauti, basi vibrations hutoa chanzo cha sauti (kamba au uma wa kurekebisha) na kipokea sauti, kwa mfano, membrane ya kipaza sauti. Njia ambayo wimbi hupita pia huzunguka.

Mchakato wa uenezi wa oscillations katika nafasi baada ya muda inaitwa wimbi. Mawimbi ni misukosuko ambayo huenea angani, ikisonga mbali na mahali pa asili.

Ikumbukwe kwamba uenezi wa mawimbi ya mitambo inawezekana tu katika vyombo vya habari vya gesi, kioevu na imara. Wimbi la mitambo haliwezi kutokea katika utupu.

Imara, kioevu, vyombo vya habari vya gesi vinajumuisha chembe za kibinafsi zinazoingiliana na nguvu za dhamana. Kusisimua kwa oscillations ya chembe za kati iliyotolewa katika sehemu moja husababisha oscillations kulazimishwa ya chembe jirani, ambayo, kwa upande wake, kusisimua oscillations ya ijayo, na kadhalika.

Kuna mawimbi ya longitudinal na transverse.

Wimbi linaitwa longitudinal ikiwa chembe za oscillate ya kati katika mwelekeo wa uenezi wa wimbi.

Wimbi la longitudinal linaweza kuonekana kwa mfano wa chemchemi ya laini ya muda mrefu: kwa kukandamiza na kuachilia moja ya ncha zake (mwisho mwingine umewekwa), tutasababisha harakati za mfululizo za condensation na rarefaction ya coils yake.

Kwa maneno mengine, tunaona jinsi usumbufu unavyoendelea kutoka mwisho wake hadi mwingine, unaosababishwa na mabadiliko katika nguvu ya elastic, kasi ya harakati au kuongeza kasi ya coils ya spring, kuhamishwa kwa coils kutoka mstari wa usawa. Katika mfano huu, tunaona wimbi la kusafiri.

Wimbi la kusafiri ni wimbi ambalo, wakati wa kusonga katika nafasi, huhamisha nishati bila kuhamisha jambo.

a) hali ya awali; b) ukandamizaji wa spring; c) maambukizi ya vibrations kutoka coil moja hadi nyingine (condensation na rarefaction ya coils).

Katika mechanics, kinachojulikana mawimbi ya elastic husomwa.

Kati ambayo chembe zake zimeunganishwa kwa namna ambayo mabadiliko katika nafasi ya mmoja wao husababisha mabadiliko katika nafasi ya chembe nyingine inaitwa elastic.

Wimbi linaitwa transverse ikiwa chembe za oscillate ya kati katika mwelekeo perpendicular kwa mwelekeo wa uenezi wa wimbi.

Ikiwa kamba ya mpira imeinuliwa kwa usawa, mwisho mmoja umewekwa kwa uthabiti, na mwingine huletwa kwenye mwendo wa oscillatory wima, basi tunaweza kuchunguza wimbi la kupita.

Kwa jaribio, tutatoa mfano wa minyororo ya chemchemi na mipira, na kwa mfano huu tutachambua harakati za mawimbi ya longitudinal na transverse.

Katika kesi ya wimbi la longitudinal (a), mipira huhamishwa kando, na chemchemi hupanuliwa au kushinikizwa, ambayo ni, ukandamizaji au deformation ya mvutano hutokea. Ni lazima ikumbukwe kwamba katika kati ya kioevu na gesi, deformation hiyo inaambatana na kuunganishwa kwa kati au rarefaction yake.

Ikiwa mpira umehamishwa kwa mnyororo (b), basi kinachojulikana kama deformation ya shear itatokea. Katika kesi hii, tutaona harakati ya wimbi la kupita. Ikumbukwe kwamba katika kati ya kioevu na gesi, deformation ya shear haiwezekani.

Kwa hivyo, ufafanuzi ufuatao unashikilia.

Mawimbi ya mitambo ya longitudinal yanaweza kuenea katika vyombo vya habari vyovyote: kioevu, gesi na imara. Mawimbi ya kuvuka yanaweza kuwepo tu kwenye midia imara.

§ 2 Muhtasari mfupi wa mada ya somo

Uenezi wa mawimbi ya mitambo inawezekana tu katika vyombo vya habari vya gesi, kioevu na imara. Wimbi la mitambo haliwezi kutokea kwa njia yoyote katika utupu.

Kuna mawimbi ya longitudinal na transverse. Mawimbi ya mitambo ya longitudinal yanaweza kuenea katika vyombo vya habari vyovyote: kioevu, gesi na imara. Mawimbi ya kuvuka yanaweza kuwepo tu kwenye midia imara.

Orodha ya fasihi iliyotumika:

Fizikia. Kamusi Kubwa ya Encyclopedic / Ch. mh. A. M. Prokhorov. - Toleo la 4. - M.: Encyclopedia kubwa ya Kirusi, 1999. - S. 293-295.
Irodov I. E. Mechanics. Sheria za msingi / I.E. Irodov. - Toleo la 5., Rev.-M .: Maabara ya Maarifa ya Msingi, 2000, ukurasa wa 205-223.
Irodov I.E. Mechanics ya mifumo ya oscillatory / I.E. Irodov. - toleo la 3, Mchungaji - M.: Maabara ya Maarifa ya Msingi, 2000, ukurasa wa 311-320.
Peryshkin A.V. Fizikia. Daraja la 9: kitabu cha maandishi / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - M.: Bustard, 2014. - 319p. Mkusanyiko wa kazi za mtihani katika fizikia, Daraja la 9. / E.A. Maron, A.E. Maron. Nyumba ya kuchapisha "Mwangaza", Moscow, 2007.

Picha zilizotumika: