The podélné vlny projevují se v hmotném médiu, ve kterém částice kmitají rovnoběžně se směrem, kterým vlna postupuje. jak bude vidět na následujících obrázcích. To je jeho charakteristická vlastnost.
Zvukové vlny, určité vlny, které se objevují během zemětřesení, a ty, které se vyskytují v a slinky nebo pružina, když dostane malý impuls ve stejném směru své osy, jsou dobrým příkladem tohoto druhu vln.
Zvuk je produkován, když předmět (například ladička, hudební nástroj nebo jednoduše hlasivky) vibruje v médiu schopném přenášet rušení vibracemi jeho molekul. Vhodným médiem je vzduch, ale také kapaliny a pevné látky.
Porucha opakovaně mění tlak a hustotu média. Tímto způsobem vlna vytváří komprese a expanze (vzácné funkce) v molekulách média, protože energie se pohybuje určitou rychlostí. proti.
Tyto změny tlaku jsou uchem vnímány prostřednictvím vibrací v bubínku, které je nervová síť zodpovědná za transformaci na malé elektrické proudy. Po dosažení mozku je interpretuje jako zvuky.
V podélné vlně se nazývá vzor, který se nepřetržitě opakuje cyklus, a jeho trvání je doba mávat. K dispozici je také amplituda, což je maximální intenzita a která se měří podle velikosti považované za referenční, v případě zvuku to může být změna tlaku v médiu.
Dalším důležitým parametrem je vlnová délka: vzdálenost mezi dvěma po sobě následujícími kompresemi nebo expanzemi, viz obrázek 1. V mezinárodním systému se vlnová délka měří v metrech. Konečně je tu vaše rychlost (v metrech / s pro mezinárodní systém), což ukazuje, jak rychle se energie šíří.
Rejstřík článků
Ve vodním útvaru jsou vlny vytvářeny z různých příčin (změny tlaku, vítr, gravitační interakce s jinými hvězdami). Tímto způsobem lze mořské vlny rozdělit na:
- Větrné vlny
- Přílivy a odlivy
- Tsunami
Popis těchto vln je poměrně složitý. Obecně platí, že v hlubokých vodách se vlny pohybují podélně a vytvářejí periodické komprese a expanze média, jak bylo popsáno na začátku..
Na povrchu moře se však věci trochu liší, protože tam tzv povrchové vlny, které kombinují charakteristiky podélné vlny a smykové vlny. Proto se vlny, které se pohybují v hlubinách vodního prostředí, velmi liší od vln, které se pohybují povrchně..
Dřevo plovoucí na mořské hladině má jakýsi vratný nebo jemně rotující pohyb. Když se vlny rozbijí na břehu, převládají především podélné složky vlny, a když log reaguje na pohyb molekul vody, které jej obklopují, je také pozorováno, jak přicházejí a odcházejí na povrch..
Faktory, které určují typ vytvářené vlny, jsou: hloubka vody a vlnová délka mořské vlny. Pokud se nazývá hloubka vody v daném bodě d, a vlnová délka je λ, vlny přecházejí z podélných do povrchových, když:
d < λ/dva
Na povrchu získávají molekuly vody rotační pohyby, které ztrácejí s rostoucí hloubkou. Tření vodní hmoty o dno způsobí, že se tyto oběžné dráhy stanou eliptickými, jak je znázorněno na obrázku 2.
Na plážích jsou vody u pobřeží neklidnější, protože tam se vlny lámou, vodní částice se na dně zpomalují a to způsobuje, že se na hřebenech hromadí více vody. V hlubších vodách je to však vnímáno tak, že bobtnání změkne.
Když d >> λ/dva máte hlubinné vlny u krátké vlny, kruhové nebo eliptické dráhy se zmenšují a převládají podélné vlny. Co když d << λ/dva vlny jsou z povrchových vod nebo dlouhé vlny.
Podélné i příčné vlny spadají do kategorie mechanické vlny, které k jejich šíření vyžadují hmotné médium.
Hlavní rozdíl mezi těmito dvěma byl zmíněn na začátku: v příčných vlnách se částice média pohybují kolmo ke směru šíření vlny, zatímco v podélných vlnách oscilují ve stejném směru následovaném rušením. Existují však i další charakteristické rysy:
- V příčné vlně se rozlišují hřebeny a údolí, která jsou v podélných rovinách komprese a expanze.
- Dalším rozdílem je, že podélné vlny nejsou polarizované, protože směr rychlosti vlny je stejný jako směr pohybu oscilačních částic..
- Příčné vlny se mohou šířit v jakémkoli médiu a dokonce ve vakuu, jako jsou elektromagnetické vlny. Na druhé straně, uvnitř tekutin, kterým chybí tuhost, nemají částice jinou možnost, než klouzat kolem sebe a pohybovat se tak, jak to ruší, tj. Podélně..
V důsledku toho jsou vlny pocházející ze středu oceánské a atmosférické hmoty podélné, protože příčné vlny vyžadují prostředí s dostatečnou tuhostí, aby umožňovaly charakteristické kolmé pohyby..
- Podélné vlny způsobují změny tlaku a hustoty v médiu, kterým se šíří. Naproti tomu příčné vlny takto médium neovlivňují.
Mají stejné společné části: období, amplituda, frekvence, cykly, fáze a rychlost. Všechny vlny procházejí odrazem, lomem, difrakcí, interferencí a Dopplerovým efektem a přenášejí energii médiem..
I když vrcholy a údolí jsou charakteristické pro příčnou vlnu, komprese v podélné vlně jsou analogické vrcholům a expanzím do údolí, a to takovým způsobem, že obě vlny připouštějí stejný matematický popis sinusové nebo sinusové vlny..
Zvukové vlny jsou nejtypičtější podélné vlny a patří mezi nejvíce studované, protože jsou základem komunikace a hudebního vyjádření, důvody jejich významu v životě lidí. Zvukové vlny mají navíc důležité použití v medicíně, a to jak v diagnostice, tak v léčbě..
Ultrazvuková technika je dobře známá pro získávání lékařských obrazů, stejně jako pro léčbu ledvinových kamenů, mimo jiné aplikace. Ultrazvuk je generován piezoelektrickým krystalem schopným vytvářet podélnou tlakovou vlnu, když je na něj aplikováno elektrické pole (také vytváří proud, když je aplikován tlak).
Chcete-li skutečně vidět, jak vypadá podélná vlna, nic lepšího než vinuté pružiny nebo slinky. Když dáte pružině malý impuls, můžete okamžitě sledovat, jak se komprese a expanze střídavě šíří po celé délce závitů..
Podélné vlny jsou také součástí seismických pohybů. Zemětřesení se skládají z různých druhů vln, mezi nimiž jsou i P vlny nebo primárky a S vlny nebo sekundární. První jsou podélné, zatímco v druhé částice média vibrují ve směru příčném k posunu vlny..
Při zemětřesení se vytvářejí jak podélné vlny (primární vlny P), tak příčné vlny (sekundární vlny S) a další typy, jako jsou Rayleighovy vlny a vlny lásky, povrchní.
Ve skutečnosti jsou podélné vlny jediné, o nichž je známo, že cestují středem Země. Protože se tyto pohybují pouze v kapalných nebo plynných médiích, vědci si myslí, že zemské jádro je složeno převážně z roztaveného železa..
P vlny a S vlny produkované během zemětřesení cestují na Zemi různými rychlostmi, takže jejich doby příjezdu na seismografické stanice jsou různé (viz obrázek 3). Díky tomu je možné určit vzdálenost k epicentru zemětřesení pomocí triangulace pomocí dat ze tří nebo více stanic..
Předpokládejme vP = 8 km / s je rychlost vln P, zatímco rychlost vln S je vS = 5 km / s. Vlny P dorazí 2 minuty před prvními vlnami S. Jak vypočítat vzdálenost od epicentra?
Nechť D je vzdálenost mezi epicentrem a seismologickou stanicí. S poskytnutými údaji najdete čas cesty tP a tyS každé vlny:
protiP = D / tP
protiS = D / tS
Rozdíl je Δt = tS - tP:
Δt = D / vS - D / vP = D (1 / vS - 1 / vP)
Řešení pro hodnotu D:
D = Δt / (1 / vS - 1 / vP) = (Δt. VP. protiC ) / (vP - protiC)
S vědomím, že 2 minuty = 120 sekund a nahrazení zbývajících hodnot:
D = 120 s. (8 km / s. 5 km / s) / (8 - 5 km / s) = 1600 km.
Zatím žádné komentáře