คลื่นกล: แหล่งที่มาคุณสมบัติของสูตร

ลองจินตนาการถึงสิ่งคลื่นกลสามารถขว้างปาก้อนหินลงไปในน้ำ วงกลมที่เกิดขึ้นนั้นและมีการสลับรางและยอด - เป็นตัวอย่างของคลื่นกล ธรรมชาติของพวกเขาคืออะไร? คลื่นวิศวกรรม - ขั้นตอนการขยายพันธุ์การสั่นในสื่อยืดหยุ่น

คลื่นฝอย

คลื่นกลดังกล่าวอยู่เนื่องจากผลกระทบกับความแรงของอนุภาคของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลของของเหลวและแรงโน้มถ่วง คนที่ได้รับการศึกษาปรากฏการณ์ ที่โดดเด่นมากที่สุดคือทะเลและคลื่นทะเล ด้วยความเร็วลมเพิ่มขึ้นพวกเขาเปลี่ยนและเพิ่มขึ้นสูงของพวกเขา มันยังมีความซับซ้อนและรูปร่างของคลื่นของตัวเอง ในมหาสมุทรที่พวกเขาสามารถเข้าถึงสัดส่วนที่น่ากลัว หนึ่งในตัวอย่างที่เห็นได้ชัดที่สุดคือแรงของคลื่นสึนามิที่กวาดไปทุกอย่างในเส้นทางของมัน

พลังงานของทะเลและมหาสมุทรคลื่น

ถึงคลื่นชายฝั่งทะเลที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในการเพิ่มขึ้นของความลึก บางครั้งพวกเขาถึงความสูงหลายเมตร ในช่วงเวลาดังกล่าว พลังงานจลน์ของ มวลมหาศาลของน้ำจะถูกส่งอุปสรรคบนบกที่อยู่ภายใต้อิทธิพลของตนถูกทำลายอย่างรวดเร็ว ความแข็งแรงของคลื่นบางครั้งถึงค่ายิ่งใหญ่

คลื่นยืดหยุ่น

ในการศึกษากลศาสตร์ความผันผวนไม่เพียง แต่ในผิวของของเหลว แต่ยังเรียกว่าคลื่นยืดหยุ่น รบกวนนี้ซึ่งมีการกระจายในสื่อที่แตกต่างกันภายใต้การกระทำของกองกำลังที่มีความยืดหยุ่นในพวกเขา ดังกล่าวก่อกวนการเบี่ยงเบนใด ๆ ของอนุภาคของกลางจากตำแหน่งสมดุล เป็นตัวอย่างที่ดีของคลื่นยืดหยุ่นเป็นเชือกยาวหรือท่อยางที่ติดอยู่ปลายด้านหนึ่งเพื่ออะไร ถ้ามันเป็นความตึงและจากนั้นการเคลื่อนไหวความคมชัดของด้านข้างเพื่อสร้างสอง (ไม่เหนียวเหนอะหนะ) จบความไม่พอใจของเราสามารถมองเห็นได้ทั่วทุกมุม "วิ่งผ่าน" ความยาวของเชือกที่จะสนับสนุนและสะท้อนกลับ

แหล่งที่มาของคลื่นกล

รบกวนประถมก่อให้เกิดสภาพแวดล้อมที่คลื่น มันเกิดจากการกระทำของร่างกายต่างประเทศซึ่งในฟิสิกส์เรียกว่าแหล่งที่มาของคลื่น พวกเขาอาจจะเป็นมือของมนุษย์ที่ไหวเชือกหรือหินโยนลงไปในน้ำ ในกรณีที่แหล่งที่มีการดำเนินการในระยะเวลาสั้นในสื่อก็มักจะเป็นคลื่นเดียว เมื่อ "รบกวน" ทำให้การเคลื่อนไหวแกว่งยาวคลื่นเริ่มที่จะโผล่ออกมาอีกหนึ่งหลัง

ข้อตกลงการใช้คลื่นกล

ความผันผวนของชนิดนี้จะไม่ได้เกิดขึ้นเสมอ จำเป็นสำหรับการปรากฏตัวของพวกเขาคือการปรากฏตัวในช่วงเวลาของกลางก่อกวนขัดขวางเขามีความแข็งแรงในการยืดหยุ่นโดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาพยายามที่จะนำมารวมกันอนุภาคเพื่อนบ้านเมื่อพวกเขาจะแยกออกจากกันและโอนออกจากกันในช่วงเวลาของการลู่ แรงยืดหยุ่นที่กระทำต่ออนุภาคออกจากแหล่งที่มาของความวุ่นวายเริ่มต้นที่จะดึงพวกเขาออกจากยอดเงิน เมื่อเวลาผ่านไปทุกชิ้นของสื่อมีส่วนร่วมในการเคลื่อนไหวแกว่ง การขยายพันธุ์ของการสั่นสะเทือนดังกล่าวและคลื่น

คลื่นกลในสื่อยืดหยุ่น

ในคลื่นลูกยืดหยุ่นมีสองชนิดของการเคลื่อนไหวในเวลาเดียวกัน: การสั่นของอนุภาคและการกระจายของการก่อกวนที่ มันเรียกว่าคลื่นกลยาวซึ่งอนุภาคสั่นตามทิศทางของการขยายพันธุ์ของมัน เรียกว่าคลื่นอนุภาคขนาดกลางตามขวางที่แตกต่างกันในทิศทางของการขยายพันธุ์

คุณสมบัติของคลื่นกล

เยี่ยงอย่างในคลื่นลูกยาวเป็นเจือและการบีบอัดและตามขวาง - กะ (displacements) ของชั้นของญาติกลางบางส่วนไปที่อื่น ๆ ความเครียดอัดจะมาพร้อมกับกองกำลังที่มีความยืดหยุ่น ตอนนี้ เครียดเฉือน ที่เกี่ยวข้องกับการปรากฏตัวของกองกำลังยืดหยุ่นเฉพาะในของแข็ง ชั้นสื่อกะก๊าซและของเหลวของสื่อเหล่านี้ไม่ได้มาพร้อมกับการเกิดขึ้นของแรงกล่าวว่า เนื่องจากคุณสมบัติของคลื่นตามยาวสามารถเผยแพร่ในสื่อใด ๆ และข้าม - เฉพาะที่เป็นของแข็ง

คุณสมบัติของคลื่นน้ำ

คลื่นบนพื้นผิวของเหลวไม่ยาวหรือตามขวาง พวกเขามีความซับซ้อนมากขึ้นที่เรียกว่าตัวละครยาวและตามขวาง ในกรณีนี้อนุภาคของเหลวย้าย circumferentially หรือวงรียาว วงกลม ของอนุภาคที่ผิวของของเหลวและโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการสั่นสะเทือนที่มีขนาดใหญ่จะมาพร้อมกับการเคลื่อนไหวช้า แต่อย่างต่อเนื่องตามทิศทางของการขยายพันธุ์ของคลื่น มันเป็นคุณสมบัติเหล่านี้ของคลื่นกลในน้ำทำให้เกิดลักษณะที่ปรากฏอยู่บนฝั่งของอาหารทะเลต่างๆ

คลื่นความถี่กล

หากยืดหยุ่นกลาง (ของเหลว, ของแข็ง, ก๊าซ) ที่จะเริ่มต้นการสั่นของอนุภาคเนื่องจากการปฏิสัมพันธ์ระหว่างพวกเขาก็จะแพร่กระจายด้วยความเร็ว U ดังนั้นหากในกลางก๊าซหรือของเหลวจะอยู่ในร่างกายสั่นก็จะเริ่มการเคลื่อนไหวที่ส่งไปยังทุกอนุภาคที่อยู่ติดกัน พวกเขาจะมีส่วนร่วมในกระบวนการของการดังต่อไปนี้และอื่น ๆ ณ จุดนี้สื่อทุกอย่างจะสั่นความถี่เท่ากับเท่ากับความถี่ของร่างกายสั่น มันเป็นความถี่ของคลื่น ในคำอื่น ๆ ค่านี้สามารถอธิบายเป็น ความถี่ คะแนนในสภาพแวดล้อมที่คลื่นแพร่กระจาย

ทันทีที่มันอาจจะไม่ชัดเจนว่ากระบวนการนี้เกิดขึ้น กับคลื่นกลที่เกี่ยวข้องแกว่งเคลื่อนไหวการถ่ายโอนพลังงานจากแหล่งที่มาของการรอบนอกของกลาง ในช่วงที่เกิดขึ้นเรียกว่าคลื่นความผิดปกติเป็นระยะดำเนินการจากจุดหนึ่งไปยังอีก ในการทำเช่นอนุภาคของกลางไม่ได้ย้ายไปพร้อมกับคลื่น พวกเขาช่วงปิดไปยังตำแหน่งที่สมดุล นั่นคือเหตุผลที่การกระจายของคลื่นกลจะไม่ได้มาพร้อมกับการถ่ายโอนของวัสดุจากสถานที่หนึ่งไปยังอีก ในคลื่นกลของความถี่ที่แตกต่าง ดังนั้นพวกเขาจะแบ่งออกเป็นวงดนตรีและสร้างขนาดพิเศษ ความถี่เป็นวัดในเฮิรตซ์ (Hz)

สูตรพื้นฐาน

คลื่นวิศวกรรม, สูตรการคำนวณที่ค่อนข้างเรียบง่ายเป็นวัตถุที่น่าสนใจของการศึกษา ความเร็วคลื่น (υ) - เป็นความเร็วในการเคลื่อนไหวของด้านหน้า (สถานทีของทุกจุดที่สั่นได้ถึงสภาพแวดล้อมในขณะนี้):

υ = √G / ρ,

ที่ρ - ความหนาแน่นของกลาง G - โมดูลัส

เมื่อมีการคำนวณความเร็วไม่ควรจะสับสนคลื่นกลในสื่อที่มีความเร็วของการเคลื่อนไหวของอนุภาคขนาดกลางที่มีส่วนร่วมในกระบวนการคลื่นที่ ดังนั้นสำหรับตัวอย่างเช่นคลื่นเสียงแพร่กระจายผ่านอากาศที่ผันผวนความเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลที่ 10 เมตร / วินาทีในขณะที่ความเร็วคลื่นอะคูสติกในสภาวะปกติคือ 330 m / s

คลื่นสามารถประเภทที่แตกต่างกันที่ง่ายที่สุดซึ่ง ได้แก่ :

•ทรงกลม - เกิดจากความผันผวนในระยะกลางก๊าซหรือของเหลว คลื่นลูกที่กว้างลดลงด้วยระยะทางที่เพิ่มขึ้นจากแหล่งที่มาจะแปรผกผันกับตารางของระยะทาง

•แบน - หมายถึงเครื่องบินซึ่งเป็นตั้งฉากกับทิศทางการบริหารจัดการคลื่นที่ มันเกิดขึ้นตัวอย่างเช่นในกระบอกลูกสูบปิดเมื่อแกว่งหลัง คลื่นลูกที่เครื่องบินที่โดดเด่นด้วยความกว้างเกือบตลอด ลดลงเล็กน้อยกับระยะทางจากแหล่งที่มาของความวุ่นวายมีความสัมพันธ์กับระดับของความหนืดของกลางของเหลวหรือก๊าซ

ความยาวคลื่น

ภายใต้ ความยาวคลื่น ตระหนักถึงระยะทางที่ด้านหน้าจะถูกย้ายในเวลาซึ่งเท่ากับระยะเวลาของการสั่นของอนุภาคขนาดกลางไปนี้:

λ = = υTυ / v = 2πυ / ω,

ที่ T - ระยะเวลาการสั่นυ - ความเร็วคลื่นω - ความถี่วงจรν - ความถี่ของการสั่นของจุดกลาง

ตั้งแต่ความเร็วการขยายพันธุ์ของคลื่นกลสมบูรณ์ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของกลางที่λความยาวของมันในช่วงการเปลี่ยนผ่านจากสื่อหนึ่งไปยังอีกที่มีการเปลี่ยนแปลง ในกรณีนี้νความถี่เสมอยังคงเหมือนเดิม เครื่องจักรกลและ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ที่คล้ายกันในการกระจายของพวกเขาจะดำเนินการที่การถ่ายโอนพลังงาน แต่มีการถ่ายโอนไม่ว่า