§ 1.7. mekaaniset aallot

Avaruudessa etenevän aineen tai kentän värähtelyjä kutsutaan aalloksi. Aineen vaihtelut synnyttävät elastisia aaltoja (erityistapaus on ääni).

mekaaninen aalto on väliaineen hiukkasten värähtelyjen eteneminen ajan kuluessa.

Jatkuvassa väliaineessa aallot etenevät hiukkasten välisen vuorovaikutuksen vuoksi. Jos jokin hiukkanen joutuu värähtelevään liikkeeseen, niin tämä liike siirtyy elastisen yhteyden ansiosta viereisiin hiukkasiin ja aalto etenee. Tässä tapauksessa itse värähtelevät hiukkaset eivät liiku aallon mukana, vaan epäröi heidän ympärillään tasapainoasennot.

Pituussuuntaiset aallot ovat aaltoja, joissa hiukkasten värähtelyjen suunta x on sama kuin aallon etenemissuunta . Pituusaallot etenevät kaasuissa, nesteissä ja kiinteissä aineissa.

P
oopperan aallot- nämä ovat aaltoja, joissa hiukkasten värähtelyjen suunta on kohtisuorassa aallon etenemissuuntaan nähden . Poikittaiset aallot etenevät vain kiinteässä väliaineessa.

Aalloilla on kaksi jaksollisuutta - ajassa ja tilassa. Jaksoisuus ajassa tarkoittaa, että väliaineen jokainen hiukkanen värähtelee tasapainoasemansa ympärillä ja tämä liike toistuu värähtelyjaksolla T. Jaksoisuus avaruudessa tarkoittaa, että väliaineen hiukkasten värähtelevä liike toistuu tietyillä etäisyyksillä niiden välillä.

Aaltoprosessin jaksollisuudelle avaruudessa on tunnusomaista suuruus, jota kutsutaan aallonpituudeksi ja merkitään .

Aallonpituus on etäisyys, jonka yli aalto etenee väliaineessa hiukkasten yhden värähtelyjakson aikana. .

Täältä
, missä - hiukkasten värähtelyjakso, - värähtelytaajuus, - aallon etenemisnopeus väliaineen ominaisuuksien mukaan.

Vastaanottaja miten aaltoyhtälö kirjoitetaan? Anna pisteessä O (aallon lähde) sijaitsevan narunpalan värähdellä kosinilain mukaan

Olkoon jokin piste B etäisyydellä x lähteestä (piste O). Kestää aikaa, ennen kuin nopeudella v etenevä aalto saavuttaa sen.
. Tämä tarkoittaa, että pisteessä B värähtelyt alkavat myöhemmin
. Eli Kun olet korvannut tähän yhtälöön lausekkeet for
ja useita matemaattisia muunnoksia, saamme

,
. Esitellään merkintä:
. Sitten. Pisteen B valinnan mielivaltaisuuden vuoksi tämä yhtälö on vaadittu tasoaaltoyhtälö
.

Kosinimerkin alla olevaa lauseketta kutsutaan aallon vaiheeksi
.

E Jos kaksi pistettä ovat eri etäisyyksillä aallon lähteestä, niiden vaiheet ovat erilaiset. Esimerkiksi pisteiden B ja C vaiheet, jotka sijaitsevat etäisyyksillä ja aallon lähteestä, on vastaavasti yhtä suuri kuin

Pisteissä B ja C tapahtuvien värähtelyjen vaihe-ero merkitään
ja se tulee olemaan tasapuolinen

Tällaisissa tapauksissa sanotaan, että pisteissä B ja C tapahtuvien värähtelyjen välillä on vaihesiirto Δφ. Sanotaan, että värähtelyt pisteissä B ja C tapahtuvat vaiheessa jos
. Jos
, silloin värähtelyt kohdissa B ja C tapahtuvat vastavaiheessa. Kaikissa muissa tapauksissa on vain vaihesiirto.

"Aallonpituuden" käsite voidaan määritellä toisella tavalla:

Siksi k:tä kutsutaan aaltoluvuksi.

Olemme ottaneet käyttöön merkinnän
ja osoitti sen
. Sitten

.

Aallonpituus on polku, jonka aalto kulkee yhden värähtelyjakson aikana.

Määritellään kaksi tärkeää käsitettä aaltoteoriassa.

aallon pinta on väliaineen pisteiden paikka, jotka värähtelevät samassa vaiheessa. Aallon pinta voidaan vetää minkä tahansa väliaineen pisteen läpi, joten niitä on ääretön määrä.

Aaltopinnat voivat olla minkä muotoisia tahansa, ja yksinkertaisimmassa tapauksessa ne ovat joukko toistensa kanssa yhdensuuntaisia ​​tasoja (jos aaltolähde on ääretön taso) tai joukko samankeskisiä palloja (jos aaltolähde on piste).

aallonrintama(aaltorinta) - pisteiden paikka, joihin vaihtelut saavuttavat ajanhetkellä . Aaltorintama erottaa aaltoprosessiin osallistuvan avaruuden osan alueesta, jossa värähtelyjä ei ole vielä syntynyt. Siksi aaltorintama on yksi aallon pinnoista. Se erottaa kaksi aluetta: 1 - johon aalto saavutti hetkellä t, 2 - ei saavuttanut.

Kullekin ajalle on vain yksi aaltorintama, ja se liikkuu jatkuvasti, kun taas aaltopinnat pysyvät paikallaan (ne kulkevat samassa vaiheessa värähtelevien hiukkasten tasapainoasemien läpi).

koneen aalto- tämä on aalto, jossa aallon pinnat (ja aaltorintama) ovat yhdensuuntaisia ​​tasoja.

pallomainen aalto on aalto, jonka aaltopinnat ovat samankeskisiä palloja. Palloaaltoyhtälö:
.

Jokainen kahden tai useamman aallon saavuttama väliaineen piste osallistuu kunkin aallon aiheuttamiin värähtelyihin erikseen. Mikä on tuloksena oleva värähtely? Se riippuu useista tekijöistä, erityisesti väliaineen ominaisuuksista. Jos väliaineen ominaisuudet eivät muutu aallon etenemisprosessin vuoksi, väliainetta kutsutaan lineaariksi. Kokemus osoittaa, että aallot etenevät toisistaan ​​riippumatta lineaarisessa väliaineessa. Käsittelemme aaltoja vain lineaarisessa mediassa. Ja mikä tulee olemaan pisteen vaihtelu, joka saavutti kaksi aaltoa samanaikaisesti? Tähän kysymykseen vastaamiseksi on välttämätöntä ymmärtää, kuinka löytää tämän kaksoistoiminnan aiheuttaman värähtelyn amplitudi ja vaihe. Tuloksena olevan värähtelyn amplitudin ja vaiheen määrittämiseksi on tarpeen löytää kunkin aallon aiheuttamat siirtymät ja sitten lisätä ne. Miten? Geometrisesti!

Aaltojen superposition (overlay) periaate: kun useita aaltoja etenee lineaarisessa väliaineessa, jokainen niistä etenee ikään kuin muita aaltoja ei olisi, ja tuloksena oleva väliaineen hiukkasen siirtymä milloin tahansa on yhtä suuri kuin geometrinen summa hiukkasten vastaanottamien siirtymien osalta osallistuen aaltoprosessin jokaiseen komponenttiin.

Tärkeä aaltoteorian käsite on käsite koherenssi - useiden värähtelevien tai aaltoprosessien koordinoitu virtaus ajassa ja tilassa. Jos havaintopisteeseen saapuvien aaltojen vaihe-ero ei riipu ajasta, niin tällaisia ​​aaltoja kutsutaan ns. johdonmukainen. Ilmeisesti vain aallot, joilla on sama taajuus, voivat olla koherentteja.

R Pohditaan, mikä on tulos, kun lasketaan yhteen kaksi koherenttia aaltoa, jotka tulevat johonkin avaruuden pisteeseen (havaintopisteeseen) B. Matemaattisten laskelmien yksinkertaistamiseksi oletetaan, että lähteiden S 1 ja S 2 lähettämillä aalloilla on sama amplitudi ja alkuvaiheet nolla. Havaintopisteessä (pisteessä B) lähteistä S 1 ja S 2 tulevat aallot aiheuttavat väliaineen hiukkasten värähtelyjä:
ja
. Tuloksena oleva vaihtelu pisteessä B löydetään summana.

Yleensä havaintopisteessä esiintyvän tuloksena olevan värähtelyn amplitudi ja vaihe löydetään vektoridiagrammien menetelmällä, joka esittää jokaista värähtelyä kulmanopeudella ω pyörivänä vektorina. Vektorin pituus on yhtä suuri kuin värähtelyn amplitudi. Aluksi tämä vektori muodostaa kulman valitun suunnan kanssa, joka on yhtä suuri kuin värähtelyjen alkuvaihe. Sitten tuloksena olevan värähtelyn amplitudi määritetään kaavalla.

Meidän tapauksessamme, jossa lisätään kaksi värähtelyä amplitudineen
,
ja vaiheet
,

.

Siksi pisteessä B tapahtuvien värähtelyjen amplitudi riippuu siitä, mikä on polkuero
jonka jokainen aalto kulkee erikseen lähteestä havaintopisteeseen (
on havaintopisteeseen saapuvien aaltojen reittiero). Häiriöminimit tai -maksimit voidaan havaita niissä pisteissä, joille
. Ja tämä on yhtälö hyperbolista, jonka polttopisteet ovat S 1 ja S 2 .

Niissä avaruuden pisteissä, joille
, tuloksena olevien värähtelyjen amplitudi on suurin ja yhtä suuri kuin
. Kuten
, silloin värähtelyamplitudi on suurin niissä pisteissä, joissa.

niissä avaruuden pisteissä, joita varten
, tuloksena olevien värähtelyjen amplitudi on minimaalinen ja yhtä suuri kuin
.värähtelyamplitudi on minimaalinen niissä pisteissä, joissa .

Äärillisen määrän koherenttien aaltojen yhteenlaskemisesta johtuvaa energian uudelleenjakautumisen ilmiötä kutsutaan interferenssiksi.

Ilmiötä, jossa aallot taipuvat esteiden ympärille, kutsutaan diffraktioksi.

Joskus diffraktioksi kutsutaan mitä tahansa aallon etenemisen poikkeamaa esteiden lähellä geometrisen optiikan laeista (jos esteiden mitat ovat oikeassa suhteessa aallonpituuteen).

B
Diffraktiosta johtuen aallot voivat päästä geometrisen varjon alueelle, kiertää esteitä, tunkeutua näytöissä olevien pienten reikien läpi jne. Kuinka selittää aaltojen osuma geometrisen varjon alueella? Diffraktioilmiö voidaan selittää Huygensin periaatteella: jokainen piste, jonka aalto saavuttaa, on toisioaaltojen lähde (homogeenisessa pallomaisessa väliaineessa), ja näiden aaltojen verhokäyrä määrittää aaltorintaman sijainnin seuraavalla hetkellä aika.

Aseta valon häiriöiltä nähdäksesi, mikä saattaa olla hyödyllistä

Aalto kutsutaan värähtelyjen leviämisprosessiksi avaruudessa.

aallon pinta on niiden pisteiden paikka, joissa esiintyy värähtelyjä samassa vaiheessa.

aallonrintama on pisteen paikka, johon aalto saavuttaa tietyn ajankohdan t. Aaltorintama erottaa aaltoprosessiin osallistuvan avaruuden osan alueesta, jossa värähtelyjä ei ole vielä syntynyt.

Pistelähteessä aaltorintama on pallomainen pinta, joka on keskitetty lähdepaikkaan S. 1, 2, 3 - aaltopinnat; 1 - aallonrintama. Lähteestä lähtevää sädettä pitkin etenevän palloaallon yhtälö: . Tässä - aallon etenemisnopeus, - aallonpituus; MUTTA- värähtelyn amplitudi; - pyöreä (syklinen) värähtelytaajuus; on sellaisen pisteen siirtymä tasapainopaikasta, joka sijaitsee etäisyydellä r pistelähteestä hetkellä t.

koneen aalto on aalto, jolla on tasainen aaltorinta. Tasoaallon yhtälö, joka etenee akselin positiivista suuntaa pitkin y:
, missä x- etäisyydellä y lähteestä hetkellä t olevan pisteen siirtymä tasapainopaikasta.

MÄÄRITELMÄ

Pituussuuntainen aalto- tämä on aalto, jonka etenemisen aikana väliaineen hiukkasten siirtyminen tapahtuu aallon etenemisen suunnassa (kuva 1, a).

Pitkittäisen aallon esiintymisen syynä on puristus/pidennys, ts. väliaineen vastustuskyky sen tilavuuden muutokselle. Nesteissä tai kaasuissa tällaiseen muodonmuutokseen liittyy väliaineen hiukkasten harventumista tai tiivistymistä. Pituusaallot voivat levitä missä tahansa väliaineessa - kiinteässä, nestemäisessä ja kaasumaisessa.

Esimerkkejä pitkittäisaalloista ovat aallot elastisessa sauvassa tai ääniaallot kaasuissa.

poikittaiset aallot

MÄÄRITELMÄ

poikittaisaalto- tämä on aalto, jonka etenemisen aikana väliaineen hiukkasten siirtyminen tapahtuu aallon etenemiseen nähden kohtisuorassa suunnassa (kuva 1b).

Poikittaisaallon syy on väliaineen yhden kerroksen leikkausmuodonmuutos suhteessa toiseen. Kun poikittaisaalto etenee väliaineessa, muodostuu harjanteita ja kouruja. Nesteillä ja kaasuilla, toisin kuin kiinteillä aineilla, ei ole elastisuutta kerroksen leikkauksen suhteen, ts. älä vastusta muodonmuutosta. Siksi poikittaiset aallot voivat levitä vain kiinteissä aineissa.

Esimerkkejä poikittaisista aalloista ovat aallot, jotka kulkevat venytettyä köyttä tai lankaa pitkin.

Nesteen pinnalla olevat aallot eivät ole pitkittäisiä eivätkä poikittaisia. Jos heität kellukkeen veden pinnalle, voit nähdä sen liikkuvan, heiluen aalloilla, ympyrämäisesti. Siten nestepinnalla olevalla aallolla on sekä poikittais- että pitkittäiskomponentit. Nesteen pinnalla voi esiintyä myös erityisiä aaltoja - ns pinta-aallot. Ne syntyvät pintajännityksen toiminnan ja voiman seurauksena.

Esimerkkejä ongelmanratkaisusta

ESIMERKKI 1

Harjoittele

Määritä poikittaisen aallon etenemissuunta, jos kellukkeen nopeuden suunta on jossain vaiheessa kuvassa osoitettu.

Päätös

Tehdään piirustus. Piirretään aallon pinta kellukkeen läheisyydessä tietyn ajan kuluttua, kun otetaan huomioon, että tänä aikana kelluke meni alas, koska se oli suunnattu alas ajanhetkellä. Jatkamalla linjaa oikealle ja vasemmalle, näytämme aallon sijainnin hetkellä . Vertaamalla aallon sijaintia ajan alkuhetkellä (yhtenäinen viiva) ja ajanhetkellä (katkoviiva) päätämme, että aalto etenee vasemmalle.

aaltoprosessi- energiansiirtoprosessi ilman aineen siirtoa.

mekaaninen aalto- häiriö, joka etenee elastisessa väliaineessa.

Elastisen väliaineen läsnäolo on välttämätön edellytys mekaanisten aaltojen etenemiselle.

Energian ja liikemäärän siirtyminen väliaineessa tapahtuu väliaineen vierekkäisten hiukkasten välisen vuorovaikutuksen seurauksena.

Aallot ovat pitkittäisiä ja poikittaissuuntaisia.

Pituussuuntainen mekaaninen aalto - aalto, jossa väliaineen hiukkasten liike tapahtuu aallon etenemisen suunnassa. Poikittainen mekaaninen aalto - aalto, jossa väliaineen hiukkaset liikkuvat kohtisuorassa aallon etenemissuuntaan nähden.

Pituusaallot voivat levitä missä tahansa väliaineessa. Poikittaisaaltoja ei esiinny kaasuissa ja nesteissä, koska ne

hiukkasilla ei ole kiinteitä paikkoja.

Jaksottainen ulkoinen toiminta aiheuttaa jaksoittaisia ​​aaltoja.

harmoninen aalto- väliaineen hiukkasten harmonisten värähtelyjen synnyttämä aalto.

Aallonpituus- etäisyys, jonka aalto etenee lähteensä värähtelyjakson aikana:

mekaanisen aallon nopeus- häiriön etenemisnopeus väliaineessa. Polarisaatiolla tarkoitetaan väliaineessa olevien hiukkasten värähtelysuuntien järjestystä.

Polarisaatiotaso- taso, jossa väliaineen hiukkaset värähtelevät aallossa. Lineaarisesti polarisoitunut mekaaninen aalto on aalto, jonka hiukkaset värähtelevät tiettyä suuntaa (linjaa) pitkin.

Polarisaattori- laite, joka lähettää tietyn polarisaation aallon.

seisova aalto- aalto, joka muodostuu kahden toisiaan kohti etenevän harmonisen aallon superpositiosta, joilla on sama jakso, amplitudi ja polarisaatio.

Seisovan aallon antisolmut- pisteiden sijainti, joilla on suurin värähtelyamplitudi.

Seisovan aallon solmut- aallon liikkumattomat pisteet, joiden värähtelyamplitudi on nolla.

Päihin kiinnitetyn merkkijonon pituudelle l sopii kokonaisluku n poikittaisten seisovien aaltojen puoliaaltoa:

Tällaisia ​​aaltoja kutsutaan värähtelymoodiksi.

Mielivaltaisen kokonaisluvun n > 1 värähtelytilaa kutsutaan n:nneksi harmoniseksi tai n:nneksi ylisäveleksi. Värähtelymoodia, kun n = 1, kutsutaan ensimmäiseksi harmoniseksi tai perusvärähtelymoodiksi. Ääniaallot ovat väliaineessa olevia elastisia aaltoja, jotka aiheuttavat kuuloaistimuksia ihmisessä.

Ääniaaltoja vastaavien värähtelyjen taajuus on alueella 16 Hz - 20 kHz.

Ääniaaltojen etenemisnopeus määräytyy hiukkasten välisen vuorovaikutuksen siirtymisnopeuden mukaan. Äänen nopeus kiinteässä aineessa v p on pääsääntöisesti suurempi kuin äänen nopeus nesteessä v l, mikä puolestaan ​​ylittää äänen nopeuden kaasussa v g.

Äänisignaalit luokitellaan äänenkorkeuden, sointiäänen ja voimakkuuden mukaan. Äänenkorkeus määräytyy äänen värähtelylähteen taajuuden mukaan. Mitä korkeampi värähtelytaajuus, sitä korkeampi ääni; matalien taajuuksien värähtelyt vastaavat matalia ääniä. Äänen sointi määräytyy äänen värähtelyn muodon mukaan. Saman jakson omaavien värähtelyjen muodon ero liittyy perusmoodin ja ylisävyn erilaisiin suhteellisiin amplitudeihin. Äänenvoimakkuus on ominaista äänen voimakkuuden tasolle. Äänen intensiteetti - 1 m 2:n alueelle osuvien ääniaaltojen energia 1 sekunnissa.

MekaaninenAalto fysiikassa tämä on ilmiö, jossa häiriöt etenevät, johon liittyy värähtelevän kappaleen energian siirtyminen pisteestä toiseen ilman aineen kuljettamista jossain elastisessa väliaineessa.

Väliaine, jossa molekyylien välillä on elastinen vuorovaikutus (neste, kaasu tai kiinteä aine), on edellytys mekaanisten häiriöiden esiintymiselle. Ne ovat mahdollisia vain, kun aineen molekyylit törmäävät toisiinsa siirtäen energiaa. Yksi esimerkki tällaisista häiriöistä on ääni (akustinen aalto). Ääni voi kulkea ilmassa, vedessä tai kiinteissä aineissa, mutta ei tyhjiössä.

Mekaanisen aallon luomiseksi tarvitaan jonkin verran alkuenergiaa, joka saattaa väliaineen pois tasapainosta. Tämän energian sitten välittää aalto. Esimerkiksi pieneen määrään vettä heitetty kivi luo aallon pintaan. Kova huuto saa aikaan akustisen aallon.

Mekaanisten aaltojen päätyypit:

• Ääni;
• Veden pinnalla;
• Maanjäristykset;
• seismiset aallot.

Mekaanisilla aalloilla on huippuja ja aaltoja, kuten kaikilla värähtelevillä liikkeillä. Niiden tärkeimmät ominaisuudet ovat:

• Taajuus. Tämä on värähtelyjen määrä sekunnissa. Mittayksiköt SI:nä: [ν] = [Hz] = [s -1].
• Aallonpituus. Vierekkäisten huippujen tai aaltojen välinen etäisyys. [λ] = [m].
• Amplitudi. Keskipisteen suurin poikkeama tasapainoasennosta. [X max] = [m].
• Nopeus. Tämä on etäisyys, jonka aalto kulkee sekunnissa. [V] = [m/s].

Aallonpituus

Aallonpituus on etäisyys lähimpänä olevien pisteiden välillä, jotka värähtelevät samoissa vaiheissa.

Aallot leviävät avaruudessa. Niiden etenemissuuntaa kutsutaan palkki ja merkitty viivalla, joka on kohtisuorassa aallon pintaan nähden. Ja niiden nopeus lasketaan kaavalla:

Aallon pinnan raja, joka erottaa sen osan väliaineesta, jossa värähtelyjä jo tapahtuu, siitä väliaineen osasta, jossa värähtelyt eivät ole vielä alkaneet, - Aaltoedessä.

Pituus- ja poikittaiset aallot

Yksi tapa luokitella aaltojen mekaaninen tyyppi on määrittää väliaineen yksittäisten hiukkasten liikesuunta aallossa suhteessa sen etenemissuuntaan.

Aalloissa olevien hiukkasten liikesuunnasta riippuen on olemassa:

1. poikittainenaallot. Tämän tyyppisissä aalloissa väliaineen hiukkaset värähtelevät suorassa kulmassa aaltosäteeseen nähden. Aaltoilu lammessa tai kitaran värisevät kielet voivat auttaa visualisoimaan poikittaisia ​​aaltoja. Tämän tyyppinen värähtely ei voi levitä nestemäisessä tai kaasumaisessa väliaineessa, koska näiden väliaineiden hiukkaset liikkuvat satunnaisesti ja niiden liikettä on mahdotonta järjestää kohtisuoraan aallon etenemissuuntaan nähden. Poikittaistyyppiset aallot liikkuvat paljon hitaammin kuin pitkittäiset.
2. Pituussuuntainenaallot. Väliaineen hiukkaset värähtelevät samaan suuntaan kuin aalto etenee. Joitakin tämän tyyppisiä aaltoja kutsutaan kompressio- tai pakkausaaltoiksi. Jousen pituussuuntaiset värähtelyt - jaksolliset puristukset ja venytykset - tarjoavat hyvän visualisoinnin tällaisista aalloista. Pituusaallot ovat mekaanisen tyypin nopeimpia aaltoja. Ääniaallot ilmassa, tsunamit ja ultraääni ovat pitkittäisiä. Näitä ovat tietyntyyppiset seismiset aallot, jotka etenevät maan alla ja vedessä.

Mekaaninen tai elastinen aalto on prosessi, jossa värähtelyt etenevät elastisessa väliaineessa. Esimerkiksi ilma alkaa värähtelemään värähtelevän kielen tai kaiutinkartion ympärillä - kielestä tai kaiuttimesta on tullut ääniaallon lähteitä.

Mekaanisen aallon esiintymiselle on täytettävä kaksi ehtoa - aaltolähteen (se voi olla mikä tahansa värähtelevä kappale) ja elastisen väliaineen (kaasu, neste, kiinteä aine) läsnäolo.

Selvitä aallon syy. Miksi värähtelevää kappaletta ympäröivän väliaineen hiukkaset joutuvat myös värähtelevään liikkeeseen?

Yksiulotteisen joustavan väliaineen yksinkertaisin malli on jousien yhdistämä palloketju. Pallot ovat malleja molekyyleistä, niitä yhdistävät jouset mallintavat molekyylien välisiä vuorovaikutusvoimia.

Oletetaan, että ensimmäinen pallo värähtelee taajuudella ω. Jousi 1-2 vääntyy, siihen syntyy elastinen voima, joka muuttuu taajuudella ω. Ulkoisen ajoittain muuttuvan voiman vaikutuksesta toinen pallo alkaa suorittaa pakotettuja värähtelyjä. Koska pakotettuja värähtelyjä tapahtuu aina ulkoisen käyttövoiman taajuudella, toisen pallon värähtelytaajuus on sama kuin ensimmäisen pallon värähtelytaajuus. Toisen pallon pakotetut värähtelyt tapahtuvat kuitenkin jollakin vaiheviiveellä suhteessa ulkoiseen käyttövoimaan. Toisin sanoen toinen pallo alkaa värähdellä jonkin verran myöhemmin kuin ensimmäinen pallo.

Toisen pallon värähtely aiheuttaa jousen 2-3 ajoittain muuttuvan muodonmuutoksen, mikä saa kolmannen pallon värähtelemään ja niin edelleen. Siten kaikki ketjussa olevat pallot ovat vuorotellen mukana värähtelevässä liikkeessä ensimmäisen pallon värähtelytaajuudella.

Ilmeisesti syy aallon etenemiseen elastisessa väliaineessa on molekyylien välinen vuorovaikutus. Kaikkien aallon hiukkasten värähtelytaajuus on sama ja sama kuin aaltolähteen värähtelytaajuus.

Aallon hiukkasten värähtelyjen luonteen mukaan aallot jaetaan poikittais-, pitkittäis- ja pinta-aaltoiksi.

AT pitkittäinen aalto hiukkaset värähtelevät aallon etenemissuuntaa pitkin.

Pituusaallon eteneminen liittyy veto-puristusmuodonmuutoksen esiintymiseen väliaineessa. Väliaineen venytetyillä alueilla havaitaan aineen tiheyden vähenemistä - harvinaistumista. Väliaineen puristetuilla alueilla päinvastoin aineen tiheys lisääntyy - niin sanottu paksuuntuminen. Tästä syystä pitkittäisaalto on liikettä kondensaatio- ja harventumisalueiden avaruudessa.

Veto-puristusmuodonmuutoksia voi tapahtua missä tahansa elastisessa väliaineessa, joten pitkittäiset aallot voivat levitä kaasuissa, nesteissä ja kiinteissä aineissa. Esimerkki pitkittäisaallosta on ääni.

AT leikkausaalto hiukkaset värähtelevät kohtisuorassa aallon etenemissuuntaan nähden.

Poikittaisaallon eteneminen liittyy leikkausmuodonmuutoksen esiintymiseen väliaineessa. Tällaista muodonmuutosta voi esiintyä vain kiinteissä aineissa, joten poikittaiset aallot voivat levitä vain kiinteissä aineissa. Esimerkki leikkausaallosta on seisminen S-aalto.

pinta-aallot esiintyä kahden median rajapinnassa. Väliaineen värähtelevillä hiukkasilla on sekä poikittaissuuntaiset, kohtisuorat pintaan nähden että siirtymävektorin pitkittäiset komponentit. Väliaineen hiukkaset kuvaavat värähtelynsä aikana elliptisiä liikeratoja pintaan nähden kohtisuorassa tasossa, joka kulkee aallon etenemissuunnan kautta. Esimerkki pinta-aalloista ovat aallot veden pinnalla ja seismiset L - aallot.

Aaltorintama on aaltoprosessin saavuttamien pisteiden paikka. Aaltorintaman muoto voi olla erilainen. Yleisimmät ovat taso-, pallo- ja sylinterimäiset aallot.

Huomaa, että aaltorintama on aina paikallaan kohtisuorassa aallon suunta! Kaikki aaltorintaman pisteet alkavat värähdellä yhdessä vaiheessa.

Aaltoprosessin karakterisoimiseksi otetaan käyttöön seuraavat suureet:

1. Aaltotaajuusν on aallon kaikkien hiukkasten värähtelytaajuus.

2. Aallon amplitudi A on aallon hiukkasten värähtelyamplitudi.

3. Aallon nopeusυ on etäisyys, jonka yli aaltoprosessi (häiriö) etenee aikayksikköä kohti.

Kiinnitä huomiota - aallon nopeus ja hiukkasten värähtelynopeus aallossa ovat eri käsitteitä! Aallon nopeus riippuu kahdesta tekijästä: aallon tyypistä ja väliaineesta, jossa aalto etenee.

Yleinen kuvio on seuraava: pitkittäisaallon nopeus kiinteässä aineessa on suurempi kuin nesteissä, ja nopeus nesteissä puolestaan ​​on suurempi kuin aallon nopeus kaasuissa.

Tämän säännöllisyyden fyysistä syytä ei ole vaikea ymmärtää. Aallon leviämisen syy on molekyylien vuorovaikutus. Luonnollisesti häiriö etenee nopeammin väliaineessa, jossa molekyylien vuorovaikutus on voimakkaampaa.

Samassa väliaineessa säännöllisyys on erilainen - pitkittäisaallon nopeus on suurempi kuin poikittaisaallon nopeus.

Esimerkiksi pituussuuntaisen aallon nopeus kiinteässä aineessa, jossa E on aineen kimmomoduuli (Youngin moduuli), ρ on aineen tiheys.

Leikkausaallon nopeus kiinteässä aineessa, missä N on leikkausmoduuli. Koska kaikkien aineiden osalta . Yksi menetelmistä määrittää etäisyys maanjäristyksen lähteeseen perustuu pitkittäisten ja poikittaisten seismisten aaltojen nopeuksien eroihin.

Poikittaisaallon nopeus venytetyssä langassa tai langassa määräytyy jännitysvoiman F ja painon pituusyksikköä kohti μ:

4. Aallonpituusλ on tasaisesti värähtelevien pisteiden välinen vähimmäisetäisyys.

Veden pinnalla kulkevien aaltojen aallonpituus määritellään helposti kahden vierekkäisen kohouman tai syvennyksen väliseksi etäisyydeksi.

Pitkittäisaallon aallonpituus voidaan löytää kahden vierekkäisen pitoisuuden tai harvinaisuuden välisenä etäisyydenä.

5. Aallon etenemisprosessissa väliaineen osat ovat mukana värähtelevässä prosessissa. Värähtelevä väliaine ensinnäkin liikkuu, joten sillä on kineettistä energiaa. Toiseksi väliaine, jonka läpi aalto kulkee, on epämuodostunut, joten sillä on potentiaalienergiaa. On helppo nähdä, että aallon eteneminen liittyy energian siirtymiseen väliaineen virittymättömiin osiin. Energiansiirtoprosessin kuvaamiseksi esittelemme aallon intensiteetti minä.