Mexanik to'lqinlar mexanik to'lqin

Uzunlamasına to'lqin: muhit zarralari mexanik to'lqinning tarqalishi yo'nalishi bo'yicha siljiydi.
Masalan: gazda yoki elastik tayoqchada tarqaladigan to'lqinlar (2. 6. 2-rasm).
Qizig'i shundaki, suyuqlik yuzasidagi to'lqinlar ko'ndalang va uzunlamasına qismlarni ham o'z ichiga oladi.
Izoh 1

Keling, muhim bir tushuntirishga e'tibor qarataylik: qachon mexanik to'lqinlar tarqaladi, ular energiya, shaklni uzatadi, lekin massani o'tkazmaydi, ya'ni. to'lqinlarning ikkala turida ham materiyaning to'lqin tarqalishi yo'nalishi bo'yicha uzatilishi yo'q. Tarqatish jarayonida muhit zarralari muvozanat holatlari atrofida tebranadi. Bunday holda, yuqorida aytib o'tganimizdek, to'lqinlar energiyani, ya'ni tebranish energiyasini muhitning bir nuqtasidan boshqasiga o'tkazadi.

Shakl 2. 6. bitta. Kesish to'lqinining taranglikda kauchuk lenta bo'ylab tarqalishi.

Shakl 2. 6. 2018-04-02 121 2. Uzunlamasına to'lqinning elastik novda bo'ylab tarqalishi.
Mexanik to'lqinlarning xarakterli xususiyati, masalan, bo'shliqda tarqalishi mumkin bo'lgan yorug'lik to'lqinlaridan farqli o'laroq, ularning moddiy muhitda tarqalishidir. Mexanik to'lqin impulsining paydo bo'lishi uchun kinetik va potentsial energiyani saqlash qobiliyatiga ega vosita talab qilinadi: ya'ni. vosita inert va elastik xususiyatlarga ega bo'lishi kerak. Haqiqiy muhitda ushbu xususiyatlar butun hajm bo'yicha taqsimlanadi. Masalan, qattiq jismning har bir kichik elementi massa va elastiklikka ega. Bunday korpusning eng oddiy bir o'lchovli modeli koptoklar va buloqlar to'plamidir (2.-rasm. 6. 3).
Shakl 2. 6. 3. Eng oddiy bir o'lchovli qattiq tana modeli.
Ushbu modelda inert va elastik xususiyatlar ajratilgan. To'plar massaga ega mva buloqlar qattiqlik k. Bunday oddiy model bo'ylama va ko'ndalang mexanik to'lqinlarning qattiq jismda tarqalishini tavsiflashga imkon beradi. Uzunlamasına to'lqin tarqalganda, to'plar zanjir bo'ylab siljiydi va buloqlar cho'ziladi yoki siqiladi, bu esa kuchlanish yoki siqilish deformatsiyasi. Agar bunday deformatsiya suyuq yoki gaz muhitida yuzaga kelsa, u siqilish yoki vakuum bilan birga keladi.
Izoh 2
Uzunlamasına to'lqinlarning o'ziga xos xususiyati shundaki, ular har qanday muhitda tarqalishi mumkin: qattiq, suyuq va gazsimon.

Agar qattiqning ko'rsatilgan modelida bir yoki bir nechta to'plar butun zanjirga perpendikulyar ravishda siljigan bo'lsa, biz kesish deformatsiyasining paydo bo'lishi haqida gapirishimiz mumkin. Ko'chirish natijasida deformatsiyani olgan buloqlar siljigan zarrachalarni muvozanat holatiga qaytarishga moyil bo'ladi va eng yaqin xolis zarralar bu zarralarni muvozanat holatidan chetga chiqarishga moyil bo'lgan elastik kuchlar ta'sirida boshlanadi. Natijada zanjir bo'ylab yo'nalishda siljish to'lqinining paydo bo'lishi bo'ladi.

Suyuq yoki gazli muhitda elastik siljish deformatsiyasi sodir bo'lmaydi. Suyuqlik yoki gazning bir qatlamining qo'shni qatlamga nisbatan ma'lum masofaga siljishi qatlamlar orasidagi chegarada kesish kuchlarining paydo bo'lishiga olib kelmaydi. Suyuqlik va qattiqlik orasidagi bo'shliqqa ta'sir qiluvchi kuchlar, shuningdek suyuqlikning qo'shni qatlamlari orasidagi kuchlar har doim normal chegaraga qarab yo'naltiriladi - bu bosim kuchlari. Xuddi shu narsani gazli muhit haqida ham aytish mumkin.
Izoh 3
Shunday qilib, ko'ndalang to'lqinlarning paydo bo'lishi suyuq yoki gaz muhitida mumkin emas.

Rejada amaliy qo'llanilishi oddiy garmonik yoki sinus to'lqinlari alohida qiziqish uyg'otadi. Ular zarracha tebranish amplitudasi A, chastota f va to'lqin uzunligi λ bilan tavsiflanadi. Sinusoidal to'lqinlar ba'zilari bilan bir hil muhitda tarqaladi doimiy tezlik υ .

O'rtacha zarrachalarning y (x, t) siljishining sinusoidal to'lqindagi muvozanat holatidan to'lqin tarqaladigan O X o'qidagi x koordinatadagi x koordinatadagi va t vaqtdagi bog'liqligini ko'rsatadigan ifoda yozaylik:
y (x, t) \u003d A cos ω t - x υ \u003d A cos ω t - k x.
Yuqoridagi ifodada k \u003d ω w to'lqinli raqam deb ataladi va ph \u003d 2 π f dumaloq chastota.
Shakl 2. 6. T va t + Δt vaqtdagi siljish to'lqinining "oniy tasvirlari" 4da ko'rsatilgan. Δ t vaqt davomida to'lqin O X o'qi bo'ylab υ t t masofada harakatlanadi. Bunday to'lqinlar sayohat to'lqinlari deb ataladi.

Shakl 2. 6. 4. Bir lahzada harakatlanuvchi sinus to'lqinining "oniy tasvirlari" t va t + Δ t.
Ta'rif 4