Pozdĺžne vlny, rozdiely, príklady

Ten pozdĺžne vlny Prejavujú sa v materiáli prostriedky, v ktorom častice kmitajú paralelne so smerom, v ktorom sa vlna pohybuje. Ako bude ocenené na nasledujúcich obrázkoch. Toto je jeho výrazná charakteristika.

Zvukové vlny, určité vlny, ktoré sa objavujú počas zemetrasenia, a tie, ktoré sa vyskytujú v a Úbohý Alebo pružina, keď je malý impulz udelený rovnakým smerom jeho osi, sú to dobré príklady tohto druhu vĺn.

postava 1. Zvuk je pozdĺžna vlna, ktorá vytvára nasledujúce kompresie a expanzie vo vzduchu. Zdroj: Wikimedia Commons. Pluke [CC0]

Zvuk sa vyskytuje, keď sa objekt vyrába vibruje (ako je hmatník na obrázku, hudobný nástroj alebo jednoducho vokálne reťazce) v médiu schopnom prenášať rušenie vibráciami jeho molekúl. Vzduch je primeraný prostriedok, ale aj tekutiny a tuhé látky sú.

Porucha opakovane modifikuje tlak a hustotu média. Týmto spôsobom vlna vytvára kompresie a expanzie (zriedkavé konania) v molekulách média, pretože energia je posunutá určitou rýchlosťou vložka.

Tieto zmeny v tlaku sú vnímané uchom cez vibrácie v ušnom bubi, že nervová sieť je zodpovedná za transformáciu malých elektrických prúdov. Po dosiahnutí mozgu ich interpretuje ako zvuky.

V pozdĺžnej vlne sa vzor, ​​ktorý sa neustále opakuje cyklovanie, A jeho trvanie je obdobie vlna. Je tu tiež amplitúda, čo je maximálna intenzita a ktorá sa meria podľa rozsahu, ktorá sa považuje za referenciu, v prípade zvuku to môže byť variácia tlaku v médiu.

Ďalším dôležitým parametrom je vlnová dĺžka: Vzdialenosť medzi dvoma kompresiami alebo následnými expanziami, pozri obrázok 1. V medzinárodnom systéme sa vlnová dĺžka meria v metroch. Nakoniec tam je jeho rýchlosť (v metroch /sekundu pre medzinárodný systém), čo naznačuje, ako rýchlo sa šíri energia.

[TOC]

Aké sú pozdĺžne vlny v morských vlnách?

Vo vodnom tele sa vlny vytvárajú viacerými príčinami (zmeny tlaku, vietor, gravitačné interakcie s inými hviezdami). Týmto spôsobom možno morské vlny klasifikovať ako:

- Vlny vetra

Môže vám slúžiť: vzájomná indukčnosť: vzorec/koeficient, aplikácie, cvičenia

- Prílivy

- Tsunami

Opis týchto vĺn je dosť zložitý. Všeobecne sa v hlbokej vode vlny pohybujú pozdĺžne a vytvárajú kompresie a periodické expanzie média, ako je opísané na začiatku.

Na morskej hladine sú však veci trochu iné, pretože hovory tam prevládajú povrchové vlny, ktoré kombinujú vlastnosti pozdĺžnych vĺn a priečnych vĺn. Preto sa vlny, ktoré sa pohybujú v hĺbke vodného prostredia.

Drevo plávajúce na morskom povrchu má určitý druh hojdačky alebo mäkkého rotácie. Keď sa vlny prelomia na pobreží, sú pozdĺžnymi zložkami vlny, ktoré prevládajú, a keď drevo reaguje na pohyb molekúl vody, ktoré ho obklopujú, pozoruje sa tiež, že prichádzajú a ide na povrch.

Obrázok 2. Morské vlny na povrchu sú vlny, ktoré čiastočne majú charakteristiky pozdĺžnych a čiastočných vĺn. Zdroj: Zdroj: Vargklo na in.Wikipedia [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licencie/By-SA/3.0/]]

Vzťah medzi hĺbkou a vlnovou dĺžkou

Faktory, ktoré určujú typ vlny, ktorá sa vyskytuje, sú: hĺbka vody a vlnová dĺžka morskej vlny.  Ak je v hĺbke vody v danom bode, nazýva sa to d, A dĺžka vlny je λ, vlny prechádzajú z pozdĺžnych na povrchné, keď:

d < λ/2

Na povrchu molekuly vody získavajú pohyby rotácie, ktoré strácajú so zvyšovaním hĺbky. Trenie vody s pozadím robí tieto obežné dráhy eliptické, ako je znázornené na obrázku 2.

Na plážach sú vody v blízkosti pobrežia nepokojnejšie, pretože vlny sa rozbijú, vodné častice brzdia v spodnej časti, a tak sa v hrebeňach hromadí viac vody. Namiesto toho sa v hlbších vodách vníma, že vlny sú zmäknuté.

Keď d >> λ/2  Majú vlny s hlbokou vodou alebo Krátke vlny, Kruhové alebo eliptické dráhy sa zmenšujú a prevažujú pozdĺžne vlny. A keď d << λ/2  Vlny sú povrchové vody alebo dlhé vlny.

Rozdiely s krížovými vlnami

Pozdĺžna aj priečna vlny spadajú do kategórie Mechanické vlny, ktoré vyžadujú materiálne médium na šírenie.

Môže vám slúžiť: elektromotívna sila

Najväčší rozdiel medzi nimi bol spomenutý na začiatku: v priečnych vlnách sa častice média pohybujú kolmo kolmo na smer šírenia vlny, zatiaľ čo v pozdĺžnych oscilovaní kmitajú rovnakým smerom, po ktorom nasledujú narušenie. Existujú však výraznejšie vlastnosti:

Viac rozdielov medzi priečnymi a pozdĺžnymi vlnami

- V krížovej vlne sa rozlišujú hrebene a doliny, ktoré sa v pozdĺžnych oblastiach rovnajú kompresiám a expanziám.

- Ďalším rozdielom je, že pozdĺžne vlny nie sú polarizované, pretože smer vlny je rovnaký ako pohyb oscilujúcich častíc.

- Priečne vlny sa môžu šíriť v akomkoľvek strednom a dokonca prázdnom, napríklad elektromagnetické vlny. Na druhej strane vo vnútri tekutín, bez tuhosti, častice nemajú inú možnosť ako posúvať sa medzi sebou a pohybovať sa ako narušenie, to znamená pozdĺžne.

V dôsledku toho sú vlny vzniknuté v strede oceánskych a atmosférických hmôt pozdĺžny, pretože priečne vlny vyžadujú dostatočné prostriedky na umožnenie charakteristických kolmých pohybov.

- Pozdĺžne vlny spôsobujú zmeny tlaku a hustoty v strede, cez ktoré sa šíria. Na druhej strane priečne vlny neovplyvňujú prostredie týmto spôsobom.

Podobnosti medzi pozdĺžnymi a priečnymi vlnami

Spoločne majú rovnaké časti: perióda, amplitúda, frekvencia, cykly, fáza a rýchlosť. Všetky vlny zažívajú odraz, lom, difrakciu, interferenciu a Dopplerov efekt a transportnú energiu cez médium.

Aj keď sú hrebene a údolia charakteristické pre priečnu vlnu, kompresie v pozdĺžnej vlne sú analogické s hrebeňmi a expanziami do dolín, takže obe vlny pripúšťajú rovnaký matematický opis sínusu alebo sínusoidných vĺn.

Príklady pozdĺžnych vĺn

Zvukové vlny sú najtypickejšími pozdĺžnymi vlnymi a patria medzi najviac študované, pretože sú základom komunikácie a hudobného prejavu, dôvody ich významu v živote ľudí. Okrem toho majú zvukové vlny dôležité aplikácie v medicíne, diagnostické aj liečbu.

Je známe, že ultrazvuková technika získava lekárske obrazy, ako aj pri liečbe obličkových kameňov, okrem iného. Ultrazvuk je generovaný piezoelektrickým kryštálom, ktorý je schopný vytvoriť pozdĺžnu tlakovú vlnu, keď sa aplikuje elektrické pole (tiež vytvára prúd, keď sa aplikuje tlak).

Môže vám slúžiť: Darcy Law

Naozaj vidieť, čo je pozdĺžna vlna, nič lepšie ako špirálové pramene alebo štrbina. Poskytnúť malý impulz na pružinu je okamžité pozorovať, ako sa kompresie a expanzie striedavo šíria po celom zákrutách.

- Seizmické vlny

Pozdĺžne vlny sú tiež súčasťou seizmických pohybov. Zemetrasenia pozostávajú z rôznych druhov vĺn, medzi ktorými sú vlny P alebo primárne a vlny s alebo sekundárny. Prvé sú pozdĺžne, zatiaľ čo v druhých častiach média vibrujú v priečnom smere k posunu vlny.

Pri zemetraseniach existujú pozdĺžne vlny (primárne vlny P) a priečne (sekundárne vlny) a ďalšie typy, ako sú Rayleight Waves a Love, povrchové, povrchné.

V skutočnosti sú dlhodobé vlny jediné známe, môžu cestovať stredom Zeme. Keďže sa títo pohybujú iba v tekutých alebo plynných médiách, vedci si myslia, že jadro Zeme je zložené hlavne z liatiny.

- Uplatňovanie

Vlny P a S vlny vyrobené počas zemetrasenia Cestajú do rôznych rýchlostí na Zemi, takže ich časy príchodu na stanice zemetrasenia sú rôzne (pozri obrázok 3). Vďaka tomu je možné určiť vzdialenosť od epicentra zemetrasenia pomocou triangulácie pomocou troch alebo viacerých údajov o staniciach.

Obrázok 3. Seizmické vlny P a S dosahujú seizmografy s rôznymi časmi, pretože ich rýchlosti sú rôzne. Zdroj: Wikimedia Commons.

Predpokladajme v_P = 8 km/s je rýchlosť p vlny, zatiaľ čo rýchlosť W vlny je V_Siež = 5 km/s. Vlny P prichádzajú 2 minúty pred prvými vlnymi. Ako vypočítať vzdialenosť od epicentra?

Odpoveď

Byť vzdialenosťou medzi epicentrom a seizmologickou stanicou. S poskytnutými údajmi je čas cesty t_P a t_Siež každej vlny:

vložka_P = D/ t_P

vložka_Siež = D/ t_Siež

Rozdiel je Δt = t_Siež - tón_P:

Δt = d/ v_Siež - D/ v_P = D (1/ v_Siež  - 1/ v_P)

Vymazanie hodnoty d:

 D = Δt / (1 / v_Siež  - 1/ v_P) = (Δt . vložka_P. vložka_C ) /(V_P - vložka_C)

S vedomím, že 2 minúty = 120 sekúnd a výmena zvyškov hodnôt:

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

Odkazy

1. Rozdiel medzi priečnymi a pozdĺžnymi vlnami. Obnovené z: fyziky.com.
2. Figueroa, D. 2005.Vlny a kvantová fyzika. Fyzická séria pre vedu a inžinierstvo. Zväzok 7. Editoval Douglas Figueroa. Univerzita Simon Bolivar. 1-58.
3. Infrasonický a ultrazvuk. Získané z: LPI.Doska.hitva.je
4. Rex, a. 2011. Základy fyziky. Pearson. 263-286.
5. Russell, D. Pozdĺžny a priečny pohyb vlny. Získané z: ACS.Psu.Edu.
6. Vodné vlny. Získané z: Labman.Fyzický.utk.Edu.