Langsgående bølger, forskjeller, eksempler

De Longitudinelle bølger De manifesterer seg med materielle midler der partiklene svinger parallelt med retningen bølgen beveger seg. Som det blir verdsatt i følgende bilder. Dette er dens særegne karakteristikk.

Lydbølger, visse bølger som vises under et jordskjelv og de som oppstår i en Slinky Eller våren når en liten impuls blir gitt i samme retning av aksen, er de gode eksempler på denne typen bølger.

Figur 1. Lyd er en langsgående bølge som produserer påfølgende kompresjoner og utvidelser i luften. Kilde: Wikimedia Commons. Pluke [CC0]

Lyden oppstår når et objekt blir gjort vibrert (for eksempel tavlen i figuren, et musikkinstrument eller bare vokalstrengene) i et medium som er i stand til å overføre forstyrrelsen ved vibrasjon av molekyler. Luften er et tilstrekkelig middel, men også væsker og faste stoffer er.

Forstyrrelsen endrer gjentatte ganger trykket og tettheten av mediet. På denne måten produserer bølgen kompresjoner og utvidelser (sjeldne forhold) i molekylene i mediet, ettersom energi fortrenges med en viss hastighet v.

Disse endringene i trykket oppfattes av øret gjennom vibrasjonene i trommehinnen, at det nervøse nettverket er ansvarlig for å transformere bittesmå elektriske strømmer. Når han når hjernen, tolker han dem som lyder.

I en langsgående bølge kalles mønsteret som kontinuerlig gjentas syklus, Og dens varighet er periode av bølgen. Det er også amplitude, som er den maksimale intensiteten og som måles i henhold til størrelsen som tas som en referanse, i tilfelle av lyd kan det være variasjonen av trykket i mediet.

En annen viktig parameter er bølgelengde: Avstanden mellom to kompresjoner eller påfølgende utvidelser, se figur 1. I det internasjonale systemet måles bølgelengden i meter. Endelig er det hans hastighet (i meter /sekund for det internasjonale systemet), noe som indikerer hvor raskt energien er spredt.

[TOC]

Hvordan er de langsgående bølgene i havbølgene?

I en vannkropp produseres bølger av flere årsaker (trykkendringer, vind, gravitasjonsinteraksjoner med andre stjerner). På denne måten kan havbølger klassifiseres som:

- Bølger av vind

Kan tjene deg: gjensidig induktans: formel/koeffisient, applikasjoner, øvelser

- Tidevann

- Tsunamis

Beskrivelsen av disse bølgene er ganske sammensatt. Generelt beveger bølgene i dypt vann seg langsgående og produserer kompresjoner og periodiske utvidelser av mediet, som beskrevet i begynnelsen.

Imidlertid er ting på havoverflaten litt annerledes, siden samtalene dominerer der overfladiske bølger, som kombinerer trekk ved langsgående bølger og tverrbølger. Derfor skiller bølger som beveger seg i dypet av vannmiljøet veldig fra de som gjør det overfladisk.

Et tre som flyter på den marine overflaten har en slags sving- eller myk rotasjonsbevegelse. Når bølgene bryter på kysten er de langsgående komponentene i bølgen som dominerer, og når treverket reagerer på bevegelsen av vannmolekylene som omgir den, observeres det også å komme og gå på overflaten.

Figur 2. Havbølgene på overflaten er bølger som delvis har langsgående og delvis bølgeegenskaper. Kilde: Kilde: Vargklo på IN.Wikipedia [CC BY-SA 3.0 (http: // creativecommons.Org/lisenser/by-SA/3.0/]]

Forholdet mellom dybde og bølgelengde

Faktorene som bestemmer hvilken type bølge som oppstår er: vannets dybde og bølgelengden til marine bølgen.  Hvis det på vannets dybde på et gitt tidspunkt kalles det d, Og bølgens lengde er λ, bølgene går fra langsgående til overfladisk når:

d < λ/2

På overflaten får vannmolekylene rotasjonsbevegelser som taper når dybden øker. Rubbing av vann med bakgrunnen gjør at disse banene blir elliptiske, som vist i figur 2.

På strendene er vannet nær kysten mer rastløst fordi det bryter bølgene, vannpartiklene bremser i bunnen, og dette får mer vann til å samle seg i åsene. I dypere vann i stedet oppfattes det når bølgene blir myknet.

Når d >> λ/2  De har dypt vannbølger eller Korte bølger, Sirkulære eller elliptiske baner avtar i størrelse og langsgående bølger dominerer. Og hvis d << λ/2  Bølgene er overflatevann eller lange bølger.

Forskjeller med kryssbølger

Både langsgående og tverrgående bølger faller innenfor kategorien av Mekaniske bølger, som krever et materielt medium for forplantning.

Kan tjene deg: elektromotor kraft

Det største skillet mellom dem ble nevnt i begynnelsen: i de tverrgående bølger. Men det er mer særegne egenskaper:

Flere forskjeller mellom tverrgående og langsgående bølger

- I en tverrbølge skilles rygger og daler, som i de langsgående tilsvarer kompresjonene og utvidelsene.

- En annen forskjell er at langsgående bølger ikke er polarisert fordi retningen på bølgehastigheten er den samme som bevegelsen av svingende partikler.

- Tverrgående bølger kan spre seg i ethvert medium og til og med tomme, for eksempel elektromagnetiske bølger. På den annen side inne i væskene, mangler stivhet, har partiklene ingen andre muligheter enn å gli med hverandre og bevege seg som forstyrrelsen gjør, det vil si langsgående.

Som en konsekvens er bølgene oppstått midt i de oseaniske og atmosfæriske massene er langsgående, siden tverrbølger krever tilstrekkelige midler for å tillate karakteristiske vinkelrett bevegelser.

- Longitudinelle bølger forårsaker trykk- og tetthetsvariasjoner i midten som de forplanter seg. På den annen side påvirker ikke tverrbølger miljøet på denne måten.

Likheter mellom langsgående og tverrgående bølger

Felles har de de samme delene: periode, amplitude, frekvens, sykluser, fase og hastighet. Alle bølger opplever refleksjon, refraksjon, diffraksjon, interferens og Doppler -effekt og transportenergi gjennom mediet.

Selv når ryggene og dalene er særegne for en tverrbølge, er kompresjonene i den langsgående bølgen analoge med åsene og utvidelsene til dalene, slik at begge bølger innrømmer den samme matematiske beskrivelsen av sinus eller sinusformet bølge.

Eksempler på langsgående bølger

Lydbølger er de mest typiske langsgående bølger og er blant de mest studerte, siden de er grunnlaget for kommunikasjon og musikalsk uttrykk, grunner til deres betydning i folks liv. I tillegg har lydbølger viktige bruksområder innen medisin, både diagnostisk og behandling.

Ultralydteknikken er kjent for å få medisinske bilder, så vel som for behandling av nyrestein, blant andre applikasjoner. Ultralyd genereres av en piezoelektrisk krystall som er i stand til å skape en langsgående trykkbølge når et elektrisk felt påføres (det produserer også en strøm når trykk påføres).

Kan tjene deg: darcy lov

Å virkelig se hva en langsgående bølge er, ingenting bedre enn de spiralformede kildene eller Slinkys. Å gi en liten impuls til våren er det umiddelbart å observere hvordan kompresjoner og utvidelser sprer seg vekselvis gjennom svingene.

- Seismiske bølger

Longitudinelle bølger er også en del av seismiske bevegelser. Jordskjelvene består av forskjellige typer bølger, blant dem er bølger s eller primær og bølger s eller sekundær. De første er langsgående, mens i de andre partiklene i mediet vibrerer i tverrretning til forskyvningen av bølgen.

I jordskjelv er det begge langsgående bølger (primære bølger P) og tverrgående (sekundære bølger) og andre typer, for eksempel RayLight -bølger og kjærlighet, overfladisk.

Faktisk er langsgående bølger de eneste som er kjent, de kan reise gjennom jordens sentrum. Siden disse bare beveger seg i flytende eller gassformede medier, tror forskere at jordens kjerne hovedsakelig er sammensatt av støpejern.

- Søknadsøvelse

P -bølger og S -bølger produsert under et jordskjelvreiser til forskjellige hastigheter på jorden, så deres ankomsttider til jordskjelvstasjonene er forskjellige (se figur 3). Takket være dette er det mulig å bestemme avstanden til episenteret på jordskjelvet, ved triangulering, ved å bruke tre eller flere stasjonsdata.

Figur 3. De seismiske bølgene P og S når seismografer med forskjellige tider, siden hastighetene deres er forskjellige. Kilde: Wikimedia Commons.

Anta at v_P = 8 km/s er hastigheten på p -bølger, mens hastigheten på W -bølger er v_S = 5 km/s. P -bølgene ankommer 2 minutter i forkant av de første bølgene. Hvordan beregne avstanden fra episenteret?

Svar

Vær avstanden mellom episenteret og den seismologiske stasjonen. Med dataene som er gitt er reisetiden t_P og T_S av hver bølge:

v_P = D/ t_P

v_S = D/ t_S

Forskjellen er Δt = t_S - t_P:

Δt = d/ v_S - D/ v_P = D (1/ V_S  - 1/ v_P)

Rydde verdien av d:

 D = Δt / (1 / v_S  - 1/ v_P) = (Δt . v_P. v_C ) /(V_P - v_C)

Å vite at 2 minutter = 120 sekunder og erstatte resten av verdiene:

D = 120 s. (8 km /s . 5 km/s)/(8 - 5 km/s) = 1600 km.

Referanser

1. Forskjell mellom tverrgående og langsgående bølger. Gjenopprettet fra: Physicsabout.com.
2. Figueroa, d. 2005.Bølger og kvantefysikk. Fysisk serie for vitenskap og ingeniørfag. Volum 7. Redigert av Douglas Figueroa. Simon Bolivar University. 1-58.
3. Infrasonisk og ultralyd. Gjenopprettet fra: LPI.Tlf.drue.er
4. Rex, a. 2011. Fundamentals of Physics. Pearson. 263-286.
5. Russell, d. Langsgående og tverrgående bølgebevegelse. Gjenopprettet fra: ACS.PSU.Edu.
6. Vannbølger. Gjenopprettet fra: Labman.Phys.Utk.Edu.