Unda mecanica - Mechanical wave
.jpg)
O undă mecanică este o undă care este o oscilație a materiei și, prin urmare, transferă energie printr-un mediu . În timp ce undele se pot deplasa pe distanțe mari, mișcarea mediului de transmisie - materialul - este limitată. Prin urmare, materialul oscilant nu se deplasează departe de poziția sa inițială de echilibru. Undele mecanice transportă energia. Această energie se propagă în aceeași direcție ca unda. Orice fel de undă (mecanică sau electromagnetică) are o anumită energie. Undele mecanice pot fi produse numai în medii care posedă elasticitate și inerție .
O undă mecanică necesită o intrare inițială de energie. Odată adăugată această energie inițială, valul se deplasează prin mediu până când toată energia sa este transferată. În schimb, undele electromagnetice nu necesită mediu, dar pot călători în continuare prin unul.
O proprietate importantă a undelor mecanice este că amplitudinile lor sunt măsurate într-un mod neobișnuit , deplasarea împărțită la lungimea de undă (redusă) . Când acest lucru devine comparabil cu unitatea, pot apărea efecte neliniare semnificative, cum ar fi generarea de armonici și, dacă sunt suficient de mari, pot duce la efecte haotice. De exemplu, valurile de pe suprafața unui corp de apă se rup atunci când această amplitudine adimensională depășește 1, rezultând o spumă la suprafață și amestecarea turbulentă.
Există trei tipuri de unde mecanice: unde transversale , longitudinale și de suprafață etc. Unele dintre cele mai comune exemple de unde mecanice sunt undele de apă, undele sonore și undele seismice .
Unda transversală
Unda transversală este forma de undă în care particulele de mediu vibrează în jurul poziției lor medii perpendiculare pe direcția mișcării undei.
Pentru a vedea un exemplu, mutați un capăt al unui Slinky (al cărui celălalt capăt este fixat) la stânga și la dreapta Slinky, spre deosebire de înainte și înapoi. Lumina are și proprietăți ale unei unde transverse, deși este o undă electromagnetică.
Unda longitudinală
Undele longitudinale determină vibrația mediului paralel cu direcția undei. Se compune din multiple compresii și rarefacții. Rarefacția este cea mai îndepărtată distanță dintre unda longitudinală și compresia este cea mai apropiată distanță împreună. Viteza undei longitudinale este crescută cu un indice de refracție mai mare, datorită apropierii mai strânse a atomilor din mediul care este comprimat. Sunetul este o undă longitudinală.
Undele de suprafață
Acest tip de undă se deplasează de-a lungul suprafeței sau interfeței dintre două medii. Un exemplu de val de suprafață ar fi valurile dintr-o piscină sau într-un ocean, lac sau orice alt tip de corp de apă. Există două tipuri de unde de suprafață, și anume undele Rayleigh și undele Love .
Undele Rayleigh, cunoscute și sub denumirea de sol , sunt valuri care se deplasează sub formă de valuri cu mișcare similară cu cele ale valurilor de pe suprafața apei. Astfel de unde sunt mult mai lente decât undele corpului , la aproximativ 90% din viteza undelor în vrac pentru un mediu elastic omogen tipic. Undele Rayleigh au pierderi de energie numai în două dimensiuni și sunt , prin urmare , mai distructive la cutremure decât valuri în vrac convenționale, cum ar fi undele P și undele S , în care energia pierde în toate cele trei direcții.
O undă de dragoste este o undă de suprafață care are unde orizontale care sunt tăiate sau transversale față de direcția de propagare. De obicei, călătoresc puțin mai repede decât undele Rayleigh, la aproximativ 90% din viteza de undă a corpului și au cea mai mare amplitudine.
Exemple
- Unde seismice
- Undele sonore
- Valuri de vânt pe mări și lacuri
- Vibrații