Vzdolžni valovi, razlike, primeri

The vzdolžni valovi Se manifestirajo v materialnih sredstvih, v katerih delci nihajo vzporedno s smerjo, v kateri se val premika. Kot bo cenjeno na naslednjih slikah. To je njegova značilna značilnost.

Zvočni valovi, določeni valovi, ki se pojavijo med potresom, in tisti, ki se pojavijo v a Slinky Ali pomlad, ko je majhen impulz podeljen v isti smeri njegove osi, so dobri primeri tovrstnih valov.

Slika 1. Zvok je vzdolžni val, ki ustvarja zaporedne stiske in širitve v zraku. Vir: Wikimedia Commons. Pluke [CC0]

Zvok se pojavi, ko je predmet narejen vibriran (na primer prstna plošča na sliki, glasbeni instrument ali preprosto vokalni struni) v mediju, ki lahko prenaša motnjo z vibracijo njegovih molekul. Zrak je ustrezno sredstvo, vendar so tudi tekočine in trdne snovi.

Motnja večkrat spreminja tlak in gostoto medija. Na ta način val proizvaja stiske in širitve (redkorene) v molekulah medija, saj se energija premika z določeno hitrostjo v.

Te spremembe tlaka dojemajo uho skozi vibracije v ušesnem padcu, da je živčna omrežja odgovorna za preoblikovanje drobnih električnih tokov. Ko doseže možgane, jih razlaga kot zvoke.

V vzdolžnem valu se imenuje vzorec, ki se nenehno ponavlja cikel, In njegovo trajanje je obdobje vala. Obstaja tudi amplituda, ki je največja intenzivnost in se meri glede na velikost, ki se jemlje kot referenca, v primeru zvoka je lahko variacija tlaka v mediju.

Drug pomemben parameter je valovna dolžina: Razdalja med dvema stiskama ali zaporednimi razširitvami, glej sliko 1. V mednarodnem sistemu se valovna dolžina meri v metrih. Končno je njegov hitrost (v metrih /sekundo za mednarodni sistem), kar kaže, kako hitro se energija širi.

[TOC]

Kako so vzdolžni valovi v morskih valovih?

V vodnem telesu se valovi nastajajo z več vzroki (spremembe tlaka, vetrovi, gravitacijske interakcije z drugimi zvezdami). Na ta način lahko morske valove razvrstimo kot:

- Valovi vetra

Vam lahko služi: medsebojna induktivnost: formula/koeficient, aplikacije, vaje

- Plimovanje

- Tsunamis

Opis teh valov je precej zapleten. Na splošno se v globoki vodi valovi premikajo vzdolžno, kar ustvarja stiske in periodične širitve medija, kot je opisano na začetku.

Vendar so na morski površini stvari nekoliko drugačne, saj tam prevladujejo klici površinski valovi, ki združujejo značilnosti vzdolžnih valov in prečnih valov. Zato se valovi, ki se premikajo v globinah vodnega okolja, močno razlikujejo od tistih, ki to počnejo površno.

Les, ki plava na morski površini, ima nekakšno gibanje nihanja ali mehkega vrtenja. Ko se valovi na obali lomijo vzdolžne sestavine vala, ki prevladujejo, in ko se les odziva na gibanje molekul vode, ki ga obkrožajo.

Slika 2. Morski valovi na površini so valovi, ki imajo delno vzdolžne in delne valovne značilnosti. Vir: Vir: Vargklo v In v.Wikipedia [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licence/by-sa/3.0/]]

Razmerje med globino in valovno dolžino

Dejavniki, ki določajo vrsto vala, so: globina vode in valovna dolžina morskega vala.  Če se na globini vode v določeni točki imenuje d, In dolžina vala je λ, valovi prehajajo od vzdolžnega do površnega, ko:

d < λ/2

Na površini molekule vode pridobijo vrtenje, ki izgubljajo, ko se globina povečuje. Zaradi drgnjenja vode z ozadjem te orbite postanejo eliptične, kot je prikazano na sliki 2.

Na plažah so vode v bližini obale bolj nemirne, ker tam lomijo valove, vodni delci se zavijejo na dnu in zaradi tega se v grebenih nabere več vode. V globljih vodah se namesto tega dojema, ko se valovi zmehčajo.

Ko d >> λ/2  Imajo globoke vodne valove oz Kratki valovi, Krožne ali eliptične orbite zmanjšujejo velikost in vzdolžni valovi prevladujejo. In če d << λ/2  Valovi so površinske vode oz dolgi valovi.

Razlike s križnimi valovi

Tako vzdolžni in prečni valovi spadajo v kategorijo Mehanski valovi, ki potrebujejo materialni medij za širjenje.

Vam lahko služi: elektromocijska sila

Največje razlikovanje med njimi je bilo omenjeno na začetku: v prečnih valovih se delci medija premikajo pravokotno na smeri širjenja vala, v vzdolžnih. Vendar obstajajo bolj značilne značilnosti:

Več razlik med prečnimi in vzdolžnimi valovi

- V križnem valu se ločijo grebeni in doline, ki so v vzdolžnih enakih stiskanjah in širitvah.

- Druga razlika je v tem, da vzdolžni valovi niso polarizirani, ker je smer hitrosti valov enaka gibanju nihajnih delcev.

- Prečni valovi se lahko širijo v katerem koli mediju in celo prazne, na primer elektromagnetni valovi. Po drugi strani znotraj tekočin, ki jim primanjkuje togosti, delci nimajo druge možnosti, kot da se drsijo drug z drugim in se premikajo, kot je motnja, torej vzdolžno.

Posledično so valovi, ki izvirajo na sredini oceanske in atmosferske mase.

- Vzdolžni valovi povzročajo spremembe tlaka in gostote na sredini, skozi katero se širijo. Po drugi strani prečni valovi na ta način ne vplivajo na okolje.

Podobnosti med vzdolžnimi in prečnimi valovi

Skupno imajo enake dele: obdobje, amplitudo, frekvenco, cikle, fazo in hitrost. Vsi valovi doživljajo odsev, refrakcijo, difrakcijo, motnje in dopplerjev učinek ter transportno energijo skozi medij.

Tudi ko grebeni in doline razlikujejo prečni val, so stiske v vzdolžnem valu analogne grebenom in širitvam dolinam, tako da oba vala priznavata enak matematični opis sinusnega ali sinusnega vala.

Primeri vzdolžnih valov

Zvočni valovi so najbolj tipični vzdolžni valovi in ​​so med najbolj preučenimi, saj so temelj komunikacije in glasbenega izražanja, razlogi za njihov pomen v življenju ljudi. Poleg tega imajo zvočni valovi pomembne aplikacije v medicini, tako diagnostiki kot zdravljenju.

Ultrazvočna tehnika je dobro znana, da dobiva medicinske slike, pa tudi za zdravljenje ledvičnih kamnov, med drugimi aplikacijami. Ultrazvok ustvarja piezoelektrični kristal, ki lahko ustvari vzdolžni tlačni val, ko se nanese električno polje (ob uporabi tlaka ustvari tudi tok).

Vam lahko služi: Darcy Law

Da resnično vidim, kaj je vzdolžni val, nič boljšega od spiralnih vzmeti oz Slinkys. Dajanje majhnega impulza spomladi je takoj opaziti, kako se stiske in širitve izmenično širijo po zavojih izmenično.

- Potresni valovi

Vzdolžni valovi so tudi del potresnih gibanj. Potresi so sestavljeni iz različnih vrst valov, med katerimi so valovi p ali primarno in valovi s ali sekundarno. Prvi so vzdolžni, medtem ko v drugih delcih medija vibrirajo v prečni smeri do premika vala.

V potresih so tako vzdolžni valovi (primarni valovi P) in prečni (sekundarni valovi) kot druge vrste, kot so Rayleight valovi in ​​ljubezen, površni.

Pravzaprav so vzdolžni valovi edini znani, lahko potujejo skozi sredino zemlje. Ker se ti premikajo le v tekočih ali plinastih medijih, znanstveniki menijo, da je jedro Zemlje predvsem sestavljeno iz litega železa.

- Vaja prijave

P valovi in ​​S valovi, proizvedeni med potresnim potovanjem do različnih hitrosti na zemlji, zato so njihovi časi prihoda na potresne postaje različni (glej sliko 3). Zahvaljujoč temu je mogoče določiti razdaljo do epicentra potresa s triangulacijo z uporabo treh ali več podatkov o postaji.

Slika 3. Seizmični valovi P in S dosežejo seizmografe z različnimi časi, saj so njihove hitrosti različne. Vir: Wikimedia Commons.

Recimo v_Str = 8 km/s je hitrost p valov, medtem ko je hitrost W valov v V_S = 5 km/s. P -valovi prispejo 2 minuti pred prvimi valovi. Kako izračunati razdaljo od epicentra?

Odgovor

Biti razdalja med epicenterjem in seizmološko postajo. S predloženimi podatki je čas potovanja t_Str in t_S vsakega vala:

v_Str = D/ T_Str

v_S = D/ T_S

Razlika je Δt = t_S - t_Str:

ΔT = D/ V_S - D/ v_Str = D (1/ v_S  - 1/ v_Str)

Čiščenje vrednosti D:

 D = ΔT / (1 / v_S  - 1/ v_Str) = (ΔT . v_Str. v_C ) /(V_Str - v_C)

Vedo, da je 2 minuti = 120 sekund in zamenjava preostalih vrednosti:

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

Reference

1. Razlika med prečnimi in vzdolžnimi valovi. Okrevano od: fizika.com.
2. Figueroa, d. 2005.Valovi in ​​kvantna fizika. Fizične serije za znanost in inženiring. Zvezek 7. Uredil Douglas Figueroa. Univerza Simon Bolivar. 1-58.
3. Infrasonični in ultrazvok. Okreval od: LPI.Tel.grozdje.je
4. Rex, a. 2011. Osnove fizike. Pearson. 263-286.
5. Russell, d. Vzdolžno in prečno gibanje valov. Okrevano od: ACS.Psu.Edu.
6. Vodni valovi. Okreval od: Labman.Phys.UTK.Edu.