Fala mechaniczna - Mechanical wave
.jpg)
Mechaniczne fali jest fala to oscylacje materii i dlatego przenosi energię za pomocą czynnika . Chociaż fale mogą przemieszczać się na duże odległości, ruch medium transmisyjnego – materiału – jest ograniczony. Dlatego oscylujący materiał nie oddala się daleko od początkowego położenia równowagi. Fale mechaniczne transportują energię. Ta energia rozchodzi się w tym samym kierunku co fala. Każdy rodzaj fali (mechanicznej lub elektromagnetycznej) ma określoną energię. Fale mechaniczne mogą powstawać tylko w ośrodkach, które posiadają elastyczność i bezwładność .
Fala mechaniczna wymaga początkowego wkładu energii. Po dodaniu tej początkowej energii fala przechodzi przez ośrodek, aż cała jego energia zostanie przeniesiona. W przeciwieństwie do tego, fale elektromagnetyczne nie wymagają ośrodka, ale nadal mogą przez nie podróżować.
Jedną z ważnych właściwości fal mechanicznych jest to, że ich amplitudy mierzone są w niezwykły sposób , dzieląc przemieszczenie przez (zredukowaną) długość fali . Kiedy staje się to porównywalne do jedności, mogą wystąpić znaczące efekty nieliniowe, takie jak generowanie harmonicznych , a jeśli są wystarczająco duże, mogą skutkować efektami chaotycznymi. Na przykład fale na powierzchni akwenu pękają, gdy ta bezwymiarowa amplituda przekracza 1, powodując pianę na powierzchni i turbulentne mieszanie.
Istnieją trzy typy fale mechaniczne: fal poprzecznych , fal podłużnych i fal powierzchniowych itp Niektóre z typowych przykładów fal mechanicznych fale wody, fale dźwiękowe i fal sejsmicznych .
Fala poprzeczna
Fala poprzeczna to forma fali, w której cząstki ośrodka drgają wokół swojego średniego położenia prostopadle do kierunku ruchu fali.
Aby zobaczyć przykład, przesuń koniec Slinky (którego drugi koniec jest zamocowany) na lewo i prawo od Slinky, w przeciwieństwie do ruchu tam i z powrotem. Światło ma również właściwości fali poprzecznej, chociaż jest falą elektromagnetyczną.
Fala podłużna
Fale podłużne powodują drgania ośrodka równolegle do kierunku fali. Składa się z wielu uciśnięć i rozrzeczeń. Rozrzedzenie jest największą odległością od siebie fali podłużnej, a ściskanie jest najbliższą odległością. Prędkość fali podłużnej wzrasta przy wyższym współczynniku załamania, ze względu na bliższe sąsiedztwo atomów w ściskanym ośrodku. Dźwięk jest falą podłużną.
Fale powierzchniowe
Ten rodzaj fali rozchodzi się po powierzchni lub granicy między dwoma mediami. Przykładem fali powierzchniowej mogą być fale w basenie lub w oceanie, jeziorze lub innym typie akwenu wodnego. Istnieją dwa rodzaje fal powierzchniowych, a mianowicie fale Rayleigha i fale miłości .
Fale Rayleigha, znane również jako fale naziemne , to fale, które poruszają się jako fale z ruchem podobnym do fal na powierzchni wody. Takie fale są znacznie wolniejsze niż fale ciała , przy około 90% prędkości fal masowych dla typowego jednorodnego ośrodka sprężystego. Fale Rayleigha mieć straty energii tylko w dwóch wymiarach, a zatem są bardziej destrukcyjne trzęsienia ziemi niż konwencjonalne fal sypkich, takich jak P-fal i S fal , które tracą energii we wszystkich trzech kierunkach.
Fala miłości to fala powierzchniowa posiadająca fale poziome, które są ścinane lub poprzeczne do kierunku propagacji. Zwykle poruszają się nieco szybciej niż fale Rayleigha, przy około 90% prędkości fali ciała i mają największą amplitudę.
Przykłady
- Fale sejsmiczne
- Fale dźwiękowe
- Fale wiatru na morzach i jeziorach
- Wibracja