Mexanik to'lqin fizikada, bu ma'lum bir elastik muhitda, tebranuvchi jismning energiyasini materiyani tashimasdan, bir nuqtadan ikkinchisiga uzatilishi bilan kechadigan buzilishlarning tarqalish hodisasidir

To'lqin uzunligi

Bu muhit zarrachalarining tebranish davriga teng bo'lgan vaqt ichida uning old qismi siljish masofasi sifatida tushuniladi:

λ \u003d υT \u003d υ / v \u003d 2πυ / ω,

bu erda T - tebranish davri, υ - to'lqin tezligi, ω - tsiklik chastota, ν - bu muhit nuqtalarining tebranish chastotasi.

Mexanik to'lqinning tarqalish tezligi muhit xususiyatlariga to'liq bog'liq bo'lgani uchun, uning uzunligi λ bir muhitdan ikkinchisiga o'tish jarayonida o'zgaradi. Bunday holda tebranish chastotasi ν har doim bir xil bo'lib qoladi. Mexanik va shunga o'xshash, chunki ular tarqalganda energiya uzatiladi, ammo hech qanday materiya o'tkazilmaydi.

7-sinf fizika kursida siz o'qidingiz mexanik tebranishlar... Ko'pincha, bir joyda paydo bo'lganda, tebranishlar kosmosning qo'shni hududlariga tarqaladi. Masalan, suvga tashlangan toshdan tebranishlarning tarqalishini yoki zilzila epitsentridan tarqaladigan er qobig'ining tebranishini eslang. Bunday hollarda ular to'lqin harakati - to'lqinlar haqida gapirishadi (17.1-rasm). Ushbu xatboshida siz to'lqin harakatining xususiyatlari haqida bilib olasiz.

Mexanik to'lqinlarni qanday yaratish kerak

Keling, ancha uzun arqonni olaylik, uning uchini vertikal yuzaga biriktiramiz, ikkinchisini esa yuqoriga va pastga siljiymiz (tebranish). Qo'ldan tebranishlar arqon bo'ylab tarqalib, asta-sekin tebranish harakatidagi tobora uzoqroq nuqtalarni o'z ichiga oladi - mexanik to'lqin arqon bo'ylab harakatlanadi (17.2-rasm).

Mexanik to'lqin - tebranishlarning elastik muhitda tarqalishi *.

Endi biz gorizontal ravishda uzun yumshoq buloqni tuzatamiz va uning erkin uchi bo'ylab ketma-ket zarbalar beramiz - bahorda to'lqinlar bahor sarguzashtlarining qalinlashishi va kamdan kam bo'lishidan iborat bo'ladi (17.3-rasm).

Yuqorida tavsiflangan to'lqinlarni ko'rish mumkin, ammo aksariyat mexanik to'lqinlar ko'rinmas tovush to'lqinlari (rasm 17.4).

Bir qarashda barcha mexanik to'lqinlar butunlay boshqacha, ammo ularning paydo bo'lishi va tarqalishining sabablari bir xil.

Mexanik to'lqin muhitda qanday va nima uchun tarqalishini aniqlash

Har qanday mexanik to'lqin tebranuvchi jism - to'lqin manbai tomonidan yaratiladi. Dalgalanma harakatini amalga oshirayotganda to'lqin manbai unga yaqin bo'lgan muhit qatlamlarini deformatsiya qiladi (ularni siqadi va cho'zadi yoki joyidan chiqaradi). Natijada, muhitning qo'shni qatlamlariga ta'sir qiladigan va ularni mashq qilishga majbur qiladigan elastik kuchlar paydo bo'ladi majburiy tebranishlar... Ushbu qatlamlar, o'z navbatida, keyingi qatlamlarni deformatsiya qiladi va ularning tebranishini keltirib chiqaradi. Asta-sekin, muhitning barcha qatlamlari birma-bir tebranuvchi harakatga qo'shiladi - muhitda mexanik to'lqin tarqaladi.

Shakl: 17.6. Uzunlamasına to'lqinda muhit qatlamlari to'lqin tarqalishi yo'nalishi bo'yicha tebranadi

Transvers va bo'ylama mexanik to'lqinlarni farqlash

Arqon bo'ylab to'lqin tarqalishini taqqoslang (17.2-rasmga qarang) va bahorda (17.3-rasmga qarang).

Ipning alohida qismlari to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar ravishda harakatlanadi (tebranadi) (17.2-rasmda to'lqin o'ngdan chapga, arqon qismlari esa yuqoriga va pastga qarab harakatlanadi). Bunday to'lqinlar ko'ndalang deyiladi (17.5-rasm). Transvers to'lqinlarning tarqalishi bilan muhitning ba'zi qatlamlari boshqalarga nisbatan siljiydi. Ko'chirish deformatsiyasi faqat qattiq jismlarda elastik kuchlarning paydo bo'lishi bilan birga keladi, shuning uchun ko'ndalang to'lqinlar suyuqlik va gazlarda tarqalishi mumkin emas. Shunday qilib, ko'ndalang to'lqinlar faqat qattiq jismlarda tarqaladi.

To'lqin buloqda tarqalganda, buloq spirallari to'lqin tarqalishi yo'nalishi bo'ylab harakatlanadi (tebranadi). Bunday to'lqinlar bo'ylama deb ataladi (17.6-rasm). Uzunlamasına to'lqin tarqalganda, muhitda siqilish va kuchlanish deformatsiyalari paydo bo'ladi (to'lqin tarqalishi yo'nalishi bo'yicha muhit zichligi ortadi yoki kamayadi). Har qanday muhitdagi bunday deformatsiyalar elastik kuchlarning paydo bo'lishi bilan birga keladi. Shuning uchun bo'ylama to'lqinlar qattiq, suyuq va gazlarda tarqaladi.

Suyuqlik yuzasidagi to'lqinlar bo'ylama ham, ko'ndalang ham emas. Ular murakkab bo'ylama-ko'ndalang xarakterga ega, suyuq zarralar esa ellips bo'ylab harakatlanadi. Agar siz dengizga engil slip tashlasangiz va uning suv yuzasida harakatlanishini kuzatsangiz, buni ko'rish oson.

To'lqinlarning asosiy xususiyatlarini aniqlash

1. Tebranma harakat muhitning bir nuqtasidan boshqasiga bir zumda emas, balki biroz kechikish bilan uzatiladi, shuning uchun to'lqinlar muhitda cheklangan tezlik bilan tarqaladi.

2. Mexanik to'lqinlarning manbai tebranuvchi jismdir. To'lqin tarqalganda muhit qismlarining tebranishlari majburlanadi, shuning uchun muhitning har bir qismining tebranish chastotasi to'lqin manbai tebranishlarining chastotasiga teng bo'ladi.

3. Mexanik to'lqinlar vakuumda tarqalishi mumkin emas.

4. To'lqin harakati materiyaning uzatilishi bilan birga bo'lmaydi - muhit qismlari muvozanat holatiga nisbatan shunchaki tebranadi.

5. To'lqin kelishi bilan muhitning qismlari harakatga keladi (sotib olinadi) kinetik energiya). Bu shuni anglatadiki, to'lqin tarqalganda energiya uzatiladi.

Moddalarni uzatmasdan energiya uzatish - muhim mulk har qanday to'lqin.

Suv yuzasida to'lqinlarning tarqalishini eslang (17.7-rasm). Qanday kuzatuvlar to'lqin harakatining asosiy xususiyatlarini tasdiqlaydi?

Tebranishlarni xarakterlovchi fizik kattaliklarni eslab qolish

To'lqin - bu tebranishlarning tarqalishi, shuning uchun tebranishlarni tavsiflovchi fizik kattaliklar (chastota, davr, amplituda) ham to'lqinni xarakterlaydi. Shunday qilib, keling, 7-sinf materialini eslaylik:

	Dalgalanmalarni xarakterlovchi fizik kattaliklar
	Tebranish chastotasi ν	Tebranish davri T	Tebranish amplitudasi A
Aniqlang	vaqt birligida tebranishlar soni	bitta tebranish vaqti	nuqta muvozanat holatidan chetga chiqadigan maksimal masofa
Belgilash uchun formulalar
	N - t vaqt oralig'idagi tebranishlar soni
SI birligi		ikkinchi (lar)

To'lqinlarning tarqalish uzunligi va tezligini aniqlash

Arqon bo'ylab to'lqin tarqalishini o'ylab ko'ring. Ipning uchi bitta to'liq tebranishni amalga oshirsin, ya'ni to'lqin tarqalish vaqti bir davrga teng (t \u003d T). Shu vaqt ichida to'lqin ma'lum masofada tarqaldi λ (17.8-rasm, a). Ushbu masofa to'lqin uzunligi deb ataladi.

To'lqin uzunligi λ - bu T davriga teng vaqt ichida to'lqin tarqaladigan masofa:

bu erda v - to'lqinlarning tarqalish tezligi. SIdagi to'lqin uzunligining birligi metrga teng:

Arqonning bir-biridan bir to'lqin uzunligi masofasida joylashgan nuqtalari sinxron ravishda tebranishini ko'rish oson - ular bir xil tebranish fazasiga ega (17.8-rasm, b, s-rasm). Masalan, arqonning A va B nuqtalari bir vaqtning o'zida yuqoriga ko'tariladi, bir vaqtning o'zida to'lqin tepasiga etib boradi, so'ng bir vaqtning o'zida pastga qarab harakatlana boshlaydi va hokazo.

Shakl: 17.8. To'lqin uzunligi to'lqinning bir tebranish paytida bosib o'tgan masofasiga teng (bu ikkita eng yaqin tepaliklar yoki ikkita eng yaqin chuqurliklar orasidagi masofa)

D \u003d vT formuladan foydalanib, tarqalish tezligini aniqlash mumkin

biz to'lqin tarqalishining uzunligi, chastotasi va tezligi o'rtasidagi bog'liqlik formulasini olamiz - to'lqin formulasi:

Agar to'lqin bir muhitdan boshqasiga o'tsa, uning tarqalish tezligi o'zgaradi, lekin chastota o'zgarishsiz qoladi, chunki chastota to'lqin manbai bilan belgilanadi. Shunday qilib, v \u003d the formula bo'yicha to'lqin bir muhitdan ikkinchisiga o'tganda to'lqin uzunligi o'zgaradi.

To'lqin formulasi

Muammolarni hal qilishni o'rganish