Механічна хвиля в фізиці

1. Довжина хвилі
2. Поздовжні і поперечні хвилі

Механічна хвиля в фізиці - це явище розповсюдження збурень, що супроводжується передачею енергії тіла, що коливається від однієї точки до іншої без транспортування речовини, в деякій пружною середовищі.

Середовище, в якому між молекулами існує пружне взаємодія (рідина, газ або тверда речовина) - обов'язкова умова для виникнення механічних збурень. Вони можливі тільки тоді, коли молекули речовини стикаються один з одним, передаючи енергію. Одним із прикладів таких збурень є звук (акустична хвиля). Звук може поширюватися в повітрі, у воді або в твердому тілі, але не в вакуумі.

Для створення механічної хвилі необхідна деяка початкова енергія, яка виведе середу з положення рівноваги. Ця енергія потім і буде передаватися хвилею. Наприклад, камінь, кинутий в невелику кількість води, створює хвилю на поверхні. Гучний крик створює акустичну хвилю.

Основні види механічних хвиль:

• звукові;
• На поверхні води;
• землетруси;
• Сейсмічні хвилі.

Механічні хвилі мають піки і западини як все коливальні рухи. Їх основними характеристиками є:

• Частота. Це кількість коливань, що відбуваються за секунду. Одиниці виміру в СІ: [ν] = [Гц] = [с-1].
• Довжина хвилі. Відстань між сусідніми піками або западинами. [Λ] = [м].
• Амплітуда. Найбільше відхилення точки середовища від положення рівноваги. [Хmax] = [м].
• Швидкість. Це відстань, яку долає хвиля за секунду. [V] = [м / с].

Довжина хвилі

Довжиною хвилі називають відстань між найближчими друг до друга точками, що коливаються в однакових фазах.

Хвилі поширюються в просторі. Напрямок їх поширення називають променем і позначають лінією, перпендикулярної хвильової поверхні. А їх швидкість обчислюють за формулою:

Кордон хвильової поверхні, яка відокремлює частину середовища, в якій вже відбуваються коливання, від частини середовища, в якій коливання ще не почалися, - хвильовий фронт.

Поздовжні і поперечні хвилі

Одним із способів класифікації механічного типу хвиль є визначення напрямку руху окремих частинок середовища в хвилі по відношенню до напрямку її поширення.

Залежно від напрямку руху частинок в хвилях, виділяють:

1. Поперечні хвилі. Частинки середовища в такому типі хвиль коливаються під прямим кутом до хвилевого променю. Брижі на ставку або вібруючі струни гітари допоможуть уявити поперечні хвилі. Такий тип коливання не може поширюватися в рідини або газовому середовищі, тому що частинки цих середовищ рухаються хаотично і неможливо організувати їх рух перпендикулярно напрямку поширення хвилі. Поперечний тип хвиль рухається набагато повільніше, ніж поздовжній.
2. Поздовжні хвилі. Частинки середовища коливаються в тому ж напрямку, в якому поширюється хвиля. Деякі хвилі такого типу називають компресійними або хвилями стиснення. Поздовжні коливання пружини - Періодичні стиснення і розтягування - представляють гарну візуалізацію таких хвиль. Поздовжні хвилі є найшвидшими хвилями механічного типу. Звукові хвилі в повітрі, цунамі і ультразвук - поздовжні. До них можна віднести і певний тип сейсмічних хвиль, що поширюються під землею і в воді.