Механическая волна - Mechanical wave
.jpg)
Механическая волна является волной , которая представляет собой колебание материи , и , следовательно , передает энергию через среду . Хотя волны могут перемещаться на большие расстояния, движение среды передачи - материала - ограничено. Следовательно, колеблющийся материал не перемещается далеко от своего исходного положения равновесия. Механические волны переносят энергию. Эта энергия распространяется в том же направлении, что и волна. Любая волна (механическая или электромагнитная) обладает определенной энергией. Механические волны могут возникать только в средах, обладающих упругостью и инерцией .
Механическая волна требует первоначального ввода энергии. Как только эта начальная энергия добавляется, волна проходит через среду до тех пор, пока не будет передана вся ее энергия. Напротив, электромагнитные волны не требуют среды, но все же могут проходить через нее.
Одним из важных свойств механических волн является то, что их амплитуды измеряются необычным способом : смещение делится на (уменьшенную) длину волны . Когда это становится сравнимым с единицей, могут возникнуть значительные нелинейные эффекты, такие как генерация гармоник , и, если они достаточно большие, могут привести к хаотическим эффектам. Например, волны на поверхности водоема разбиваются, когда эта безразмерная амплитуда превышает 1, что приводит к образованию пены на поверхности и турбулентному перемешиванию.
Существует три типа механических волн: поперечные волны , продольные волны , поверхностные волны и т. Д. Некоторые из наиболее распространенных примеров механических волн - это волны на воде, звуковые волны и сейсмические волны .
Поперечная волна
Поперечная волна - это форма волны, при которой частицы среды колеблются вокруг своего среднего положения, перпендикулярного направлению движения волны.
Чтобы увидеть пример, переместите конец Slinky (другой конец которого закреплен) слева и справа от Slinky, а не взад-вперед. Свет также имеет свойства поперечной волны, хотя это электромагнитная волна.
Продольная волна
Продольные волны заставляют среду колебаться параллельно направлению волны. Он состоит из множественных сжатий и разрежений. Разряжение - это самое дальнее расстояние в продольной волне, а сжатие - это самое близкое расстояние друг от друга. Скорость продольной волны увеличивается с увеличением показателя преломления из-за более близкого сближения атомов в сжимаемой среде. Звук - это продольная волна.
Поверхностные волны
Этот тип волны распространяется по поверхности или границе раздела двух сред. Примером поверхностной волны могут быть волны в бассейне, океане, озере или любом другом водоеме. Есть два типа поверхностных волн, а именно волны Рэлея и волны Лява .
Волны Рэлея, также известные как грунтовые волны, представляют собой волны, которые распространяются в виде ряби с движением, аналогичным движению волн на поверхности воды. Такие волны намного медленнее , чем объемные волны , на примерно 90% от скорости объемных волн для типичной однородной упругой среды. Волны Рэлея имеют потери энергии только в двух измерениях и, следовательно, более разрушительны при землетрясениях, чем обычные объемные волны, такие как P-волны и S-волны , которые теряют энергию во всех трех направлениях.
Волна Лява - это поверхностная волна, имеющая горизонтальные волны, поперечные или поперечные по отношению к направлению распространения. Обычно они распространяются немного быстрее, чем волны Рэлея, примерно на 90% скорости объемной волны, и имеют наибольшую амплитуду.
Примеры
- Сейсмические волны
- Звуковые волны
- Ветровые волны на морях и озерах
- Вибрация