Mehāniskais vilnis pāriet. Mehāniskie viļņi: avots, īpašības, formulas
Vilnis– svārstību izplatīšanās process elastīgā vidē.
mehāniskais vilnis– mehāniski traucējumi, kas izplatās telpā un nes enerģiju.
Viļņu veidi:
gareniski - vides daļiņas svārstās viļņu izplatīšanās virzienā - visās elastīgajās vidēs;
x
svārstību virziens
vides punkti
šķērsvirziena - vides daļiņas svārstās perpendikulāri viļņu izplatīšanās virzienam - uz šķidruma virsmas.
X
Mehānisko viļņu veidi:
elastīgie viļņi - elastīgo deformāciju izplatīšanās;
viļņi uz šķidruma virsmas.
Viļņu īpašības:
Ļaujiet A svārstīties saskaņā ar likumu: 
.
Tad B svārstās ar kavēšanos par leņķi 
, kur 
, t.i.
Viļņu enerģija.
ir vienas daļiņas kopējā enerģija. Ja daļiņasN, tad kur 
- epsilons, V - tilpums.
Epsilons– enerģija uz viļņa tilpuma vienību – tilpuma enerģijas blīvums.
Viļņu enerģijas plūsma ir vienāda ar viļņu caur noteiktu virsmu pārnestās enerģijas attiecību pret laiku, kurā šī pārnese tiek veikta: 
, vats; 1 vats = 1 J/s.
Enerģijas plūsmas blīvums – viļņu intensitāte- enerģijas plūsma caur laukuma vienību - vērtība, kas vienāda ar vidējo enerģiju, ko vilnis pārnes uz laika vienību uz šķērsgriezuma laukuma vienību.
[W/m2]
.
Umov vektors– vektors I, kas parāda viļņu izplatīšanās virzienu un vienāds ar plūsmu viļņu enerģija, kas iet caur laukuma vienību, kas ir perpendikulāra šim virzienam:
.
Viļņa fizikālās īpašības:
amplitūda
viļņa garums
viļņu ātrums
intensitāte
Vibrācijas:
Vilnis:
Sarežģītas svārstības (relaksācija) - atšķiras no sinusoidālās.
Furjē transformācija- jebkuru sarežģītu periodisku funkciju var attēlot kā vairāku vienkāršu (harmonisku) funkciju summu, kuru periodi ir kompleksās funkcijas perioda daudzkārtņi - tā ir harmoniku analīze. Rodas parsētājos. Rezultāts ir sarežģītu svārstību harmoniskais spektrs:
BET
0 
Skaņa - vibrācijas un viļņi, kas iedarbojas uz cilvēka ausi un izraisa dzirdes sajūtu.
Skaņas vibrācijas un viļņi ir īpašs mehānisko vibrāciju un viļņu gadījums. Skaņu veidi:
vienkārša - harmoniska - kamertonis
komplekss - anharmonisks - runa, mūzika
toņi- skaņa, kas ir periodisks process:
Sarežģītu toni var sadalīt vienkāršos. Zemākā šādas sadalīšanās frekvence ir pamattonis, atlikušajām harmonikām (virstonijām) frekvences ir vienādas ar 2 
cits. Frekvenču kopums, kas norāda to relatīvo intensitāti, ir akustiskais spektrs.
Troksnis - skaņa ar sarežģītu neatkārtojamu laika atkarību (čaukstēšana, čīkstēšana, aplausi). Spektrs ir nepārtraukts.
Skaņas fizikālās īpašības:
Dzirdes sajūtas īpašības:
Augstums nosaka skaņas viļņa frekvence. Jo augstāka frekvence, jo augstāks tonis. Lielākas intensitātes skaņa ir zemāka.
Tembris– nosaka akustiskais spektrs. Jo vairāk toņu, jo bagātāks spektrs.
Skaļums- raksturo dzirdes sajūtas līmeni. Atkarīgs no skaņas intensitātes un frekvences. Psihofizisks Vēbera-Fehnera likums: ja pastiprinās kairinājums ģeometriskā progresija(tikpat reižu), tad šī kairinājuma sajūta palielināsies aritmētiskā progresija(par tādu pašu summu).
, kur E ir skaļums (mērīts fonos); 
- intensitātes līmenis (mēra bels). 1 bel - intensitātes līmeņa izmaiņas, kas atbilst skaņas intensitātes izmaiņām 10 reizes K - proporcionalitātes koeficients, atkarīgs no frekvences un intensitātes.
Attiecība starp skaļumu un skaņas intensitāti ir vienādas skaļuma līknes, kas balstīta uz eksperimentāliem datiem (tie rada skaņu ar frekvenci 1 kHz, maina intensitāti, līdz rodas dzirdes sajūta, kas līdzīga pētāmās skaņas skaļuma sajūtai). Zinot intensitāti un biežumu, jūs varat atrast fonu.
Audiometrija- dzirdes asuma mērīšanas metode. Instruments ir audiometrs. Iegūtā līkne ir audiogramma. Tiek noteikts un salīdzināts dzirdes sajūtas slieksnis dažādās frekvencēs.
Trokšņa mērītājs - trokšņa līmeņa mērīšana.
Klīnikā: auskultācija - stetoskops / fonendoskops. Fonendoskops ir doba kapsula ar membrānu un gumijas caurulēm.
Fonokardiogrāfija - fonu un sirds trokšņu grafiskā reģistrēšana.
Perkusijas.
Ultraskaņa– mehāniskās vibrācijas un viļņi ar frekvenci virs 20 kHz līdz 20 MHz. Ultraskaņas izstarotāji ir elektromehāniski izstarotāji, kuru pamatā ir pjezoelektriskais efekts ( maiņstrāva uz elektrodiem, starp kuriem - kvarcs).
Ultraskaņas viļņa garums ir mazāks par skaņas viļņa garumu: 1,4 m - skaņa ūdenī (1 kHz), 1,4 mm - ultraskaņa ūdenī (1 MHz). Ultraskaņa labi atspoguļojas pie kaula-periosta-muskuļa robežas. Ultraskaņa neiekļūs cilvēka ķermenī, ja tā nav ieeļļota ar eļļu (gaisa slāni). Ultraskaņas izplatīšanās ātrums ir atkarīgs no vides. Fizikālie procesi: mikrovibrācijas, biomakromolekulu iznīcināšana, bioloģisko membrānu pārstrukturēšanās un bojājumi, termiskais efekts, šūnu un mikroorganismu iznīcināšana, kavitācija. Klīnikā: diagnostika (encefalogrāfs, kardiogrāfs, ultraskaņa), fizioterapija (800 kHz), ultraskaņas skalpelis, farmācijas rūpniecība, osteosintēze, sterilizācija.
infraskaņa– viļņi, kuru frekvence ir mazāka par 20 Hz. Nelabvēlīga darbība - rezonanse organismā.
vibrācijas. Labvēlīga un kaitīga darbība. Masāža. vibrācijas slimība.
Doplera efekts– novērotāja (viļņu uztvērēja) uztverto viļņu frekvences izmaiņas viļņa avota un novērotāja relatīvās kustības dēļ.
1. gadījums: N tuvojas I.
2. gadījums: un tuvojas N.
3. gadījums: I un H pieeja un attālums viens no otra:
Sistēma: ultraskaņas ģenerators - uztvērējs - ir nekustīgs attiecībā pret vidi. Objekts kustas. Tas saņem ultraskaņu ar frekvenci 
, atspoguļo to, nosūtot uz uztvērēju, kas saņem ultraskaņas vilni ar frekvenci 
. Frekvences atšķirība - Doplera frekvences maiņa:
. To izmanto, lai noteiktu asins plūsmas ātrumu, vārstu kustības ātrumu.
Viļņa pastāvēšanai nepieciešams svārstību avots un materiālā vide vai lauks, kurā šis vilnis izplatās. Viļņiem ir visdažādākais raksturs, taču tie pakļaujas līdzīgiem likumiem.
Pēc fiziskās dabas atšķirt:
Atbilstoši traucējumu orientācijai atšķirt:
|
Gareniskie viļņi -
Daļiņu pārvietošanās notiek pa izplatīšanās virzienu; saspiešanas laikā vidē ir nepieciešams elastīgs spēks; var izplatīt jebkurā vidē. Piemēri: skaņas viļņi  |
Šķērsviļņi -
Daļiņu pārvietošanās notiek pāri izplatīšanās virzienam; var izplatīties tikai elastīgā vidē; ir nepieciešams, lai vidē būtu bīdes elastības spēks; var izplatīties tikai cietā vidē (un uz divu nesēju robežas). Piemēri: elastīgi viļņi virknē, viļņi uz ūdens
|
Atbilstoši laika atkarības raksturam atšķirt:
elastīgie viļņi - mehāniskās nobīdes (deformācijas), kas izplatās elastīgā vidē. Elastīgo vilni sauc harmonisks(sinusoidāla), ja tai atbilstošās vides vibrācijas ir harmoniskas.
skriešanas viļņi - Viļņi, kas nes enerģiju kosmosā.
Atbilstoši viļņu virsmas formai : plakans, sfērisks, cilindrisks vilnis.
viļņu fronte ir to punktu atrašanās vieta, līdz kuriem ir sasniegušas svārstības pašreizējais brīdis laiks.
viļņu virsma- punktu lokuss, kas svārstās vienā fāzē.
Viļņu īpašības
Viļņa garums λ - attālums, kādā vilnis izplatās laikā, kas vienāds ar svārstību periodu
Viļņa amplitūda A - daļiņu svārstību amplitūda viļņā
Viļņa ātrums v - perturbāciju izplatīšanās ātrums vidē
Viļņu periods T - svārstību periods
Viļņu frekvence ν - perioda reciproks
Ceļojošo viļņu vienādojums
Ceļojoša viļņa izplatīšanās laikā vides traucējumi sasniedz nākamos telpas punktus, savukārt vilnis pārnes enerģiju un impulsu, bet nepārnes matēriju (vides daļiņas turpina svārstīties tajā pašā vietā telpā).
kur v-ātrumu , φ 0 - sākuma fāze , ω – cikliskā frekvence , A- amplitūda
Mehānisko viļņu īpašības
1. viļņu atspulgs – jebkuras izcelsmes mehāniskiem viļņiem ir iespēja atstaroties no saskarnes starp diviem medijiem. Ja mehāniskais vilnis, kas izplatās vidē, savā ceļā sastopas ar kādu šķērsli, tas var krasi mainīt tā uzvedības raksturu. Piemēram, saskarnē starp diviem medijiem ar dažādiem mehāniskās īpašības vilnis daļēji atspoguļojas un daļēji iekļūst otrajā vidē.
2. Viļņu refrakcija – mehānisko viļņu izplatīšanās laikā var novērot arī refrakcijas fenomenu: mehānisko viļņu izplatīšanās virziena izmaiņas, pārejot no vienas vides uz otru.
3. Viļņu difrakcija – viļņa novirze no taisnvirziena izplatīšanās, tas ir, tie noliecas ap šķēršļiem.
4. Viļņu traucējumi – divu viļņu pievienošana. Telpā, kur izplatās vairāki viļņi, to iejaukšanās izraisa apgabalu parādīšanos ar minimālo un maksimālo svārstību amplitūdas vērtību
Mehānisko viļņu traucējumi un difrakcija.
Vilnis, kas iet gar gumijas joslu vai auklu, tiek atstarots no fiksēta gala; tas rada vilni, kas virzās pretējā virzienā.
Ja viļņi ir pārklāti, var novērot traucējumu fenomenu. Interferences parādība rodas, kad uzklāj koherentus viļņus.
saskaņots saucaviļņiar vienādām frekvencēm, nemainīgu fāzu starpību un svārstības notiek vienā plaknē.
iejaukšanās To sauc par pastāvīgu laika fenomenu, kurā notiek savstarpēja pastiprināšanās un svārstību vājināšanās dažādi punkti vidē koherentu viļņu superpozīcijas rezultātā.
Viļņu superpozīcijas rezultāts ir atkarīgs no fāzēm, kurās svārstības tiek uzliktas viena otrai.
Ja viļņi no avotiem A un B nonāk punktā C vienādās fāzēs, tad svārstības palielināsies; ja tas ir pretējās fāzēs, tad ir svārstību vājināšanās. Rezultātā telpā veidojas stabils pastiprinātu un novājinātu svārstību pārmaiņu reģionu modelis.
Maksimālie un minimālie nosacījumi
Ja punktu A un B svārstības fāzē sakrīt un tām ir vienādas amplitūdas, tad ir acīmredzams, ka iegūtā nobīde punktā C ir atkarīga no abu viļņu ceļu starpības.
Maksimālie nosacījumi
Ja starpība starp šo viļņu ceļiem ir vienāda ar veselu viļņu skaitu (t.i., pāra skaitu pusviļņu) Δd = kλ , kur k= 0, 1, 2, ..., tad šo viļņu superpozīcijas punktā veidojas interferences maksimums.
Maksimālais stāvoklis
: 
A = 2x0.
Minimālais nosacījums
Ja šo viļņu ceļu starpība ir vienāda ar nepāra skaitu pusviļņu, tad tas nozīmē, ka viļņi no punktiem A un B nonāks punktā C pretfāzē un izslēgs viens otru.
Minimālais nosacījums:
Rezultātā radušos svārstību amplitūda A = 0.
Ja Δd nav vienāds ar veselu pusviļņu skaitu, tad 0< А < 2х 0 .
Viļņu difrakcija.
Tiek saukta parādība, ka novirze no taisnvirziena izplatīšanās un šķēršļu noapaļošana ar viļņiemdifrakcija.
Sakarība starp viļņa garumu (λ) un šķēršļa lielumu (L) nosaka viļņa uzvedību. Difrakcija ir visizteiktākā, ja krītošais viļņa garums vairāk izmērušķēršļus. Eksperimenti liecina, ka difrakcija pastāv vienmēr, bet tā kļūst pamanāma saskaņā ar nosacījumu d<<λ , kur d ir šķēršļa izmērs.
Difrakcija ir jebkura rakstura viļņu kopīga īpašība, kas notiek vienmēr, taču tās novērošanas apstākļi ir atšķirīgi.
Uz ūdens virsmas vilnis izplatās pretī pietiekami lielam šķērslim, aiz kura veidojas ēna, t.i. viļņu process netiek novērots. Šis īpašums tiek izmantots viļņlaužu būvniecībā ostās. Ja šķēršļa izmērs ir salīdzināms ar viļņa garumu, tad aiz šķēršļa būs vilnis. Aiz viņa vilnis izplatās tā, it kā šķēršļa nemaz nebūtu, t.i. tiek novērota viļņu difrakcija.
Difrakcijas izpausmes piemēri . Dzirdot skaļu sarunu aiz mājas stūra, skaņas mežā, viļņi uz ūdens virsmas.
stāvošie viļņi
stāvošie viļņi tiek veidoti, saskaitot tiešos un atstarotos viļņus, ja tiem ir vienāda frekvence un amplitūda.
Abos galos fiksētā virknē rodas sarežģītas vibrācijas, kuras var uzskatīt par superpozīcijas rezultātu ( superpozīcijas) divi viļņi, kas izplatās pretējos virzienos un piedzīvo atstarojumus un atkārtotus atspulgus galos. Abos galos fiksēto stīgu vibrācijas rada visu stīgu mūzikas instrumentu skaņas. Ļoti līdzīga parādība notiek ar pūšaminstrumentu, tostarp ērģeļu pīļu, skanējumu.
stīgu vibrācijas. Izstieptā virknē, kas fiksēta abos galos, kad tiek ierosinātas šķērseniskas vibrācijas, stāvošie viļņi , un mezgliem jāatrodas vietās, kur ir fiksēta aukla. Tāpēc stīga ir sajūsmā ar ievērojama intensitāte tikai tādas vibrācijas, kuru viļņa garuma puse atbilst virknes garumam veselu skaitu reižu.
Tas nozīmē nosacījumu 
Viļņu garumi atbilst frekvencēm 
n = 1, 2, 3...Frekvences vn sauca dabiskās frekvences stīgas.
Harmoniskas vibrācijas ar frekvencēm vn sauca pašas vai parastās vibrācijas . Tos sauc arī par harmoniskām. Kopumā stīgas vibrācija ir dažādu harmoniku superpozīcija.
Stāvviļņu vienādojums :
Punktos, kur koordinātas atbilst nosacījumam 
(n= 1, 2, 3, ...), kopējā amplitūda ir vienāda ar maksimālo vērtību - šo antinodi
stāvošais vilnis. Antinoda koordinātas
: 
Punktos, kuru koordinātas atbilst nosacījumam
(n= 0, 1, 2,…), kopējā svārstību amplitūda ir vienāda ar nulli – Šis mezgli stāvošais vilnis. Mezglu koordinātas: 
Stāvviļņu veidošanās tiek novērota, kad traucē ceļojošie un atstarotie viļņi. Pie robežas, kur tiek atstarots vilnis, tiek iegūts antimezgls, ja vide, no kuras notiek atstarošana, ir mazāk blīva (a), un mezglu iegūst, ja tas ir blīvāks (b).
Ja mēs uzskatām ceļojošais vilnis , tad tās izplatīšanās virzienā enerģija tiek nodota oscilācijas kustība. Kad tas pats nav stāvoša enerģijas pārneses viļņa , jo vienādas amplitūdas krītošie un atstarotie viļņi nes vienu un to pašu enerģiju pretējos virzienos.
Stāvviļņi rodas, piemēram, abos galos izstieptā virknē, kad tajā tiek ierosinātas šķērseniskas vibrācijas. Turklāt stiprinājumu vietās ir stāvošā viļņa mezgli.
Ja vienā galā atvērtā gaisa kolonnā tiek izveidots stāvvilnis (skaņas vilnis), tad atvērtajā galā veidojas antimezgls, bet pretējā galā veidojas mezgls.
viļņu process- enerģijas pārneses process bez vielas pārneses.
mehāniskais vilnis- traucējumi, kas izplatās elastīgā vidē.
Elastīgas vides klātbūtne ir nepieciešams nosacījums mehānisko viļņu izplatībai.
Enerģijas un impulsa pārnešana vidē notiek mijiedarbības rezultātā starp barotnes blakus esošajām daļiņām.
Viļņi ir gareniski un šķērsvirzienā.
Gareniskais mehāniskais vilnis - vilnis, kurā vides daļiņu kustība notiek viļņa izplatīšanās virzienā. Šķērsvirziena mehāniskais vilnis - vilnis, kurā vides daļiņas pārvietojas perpendikulāri viļņu izplatīšanās virzienam.
Gareniskie viļņi var izplatīties jebkurā vidē. Šķērsviļņi nerodas gāzēs un šķidrumos, jo tie
nav fiksētas daļiņu pozīcijas.
Periodiska ārējā darbība izraisa periodiskus viļņus.
harmoniskais vilnis- vilnis, ko rada vides daļiņu harmoniskās vibrācijas.
Viļņa garums- attālums, kādā vilnis izplatās tā avota svārstību periodā:
mehānisko viļņu ātrums- perturbācijas izplatīšanās ātrums vidē. Polarizācija ir daļiņu svārstību virzienu sakārtošana vidē.
Polarizācijas plakne- plakne, kurā vilnī vibrē vides daļiņas. Lineāri polarizēts mehāniskais vilnis ir vilnis, kura daļiņas svārstās noteiktā virzienā (līnijā).
Polarizators- ierīce, kas izstaro noteiktas polarizācijas vilni.
stāvošais vilnis- vilnis, kas veidojas divu harmonisku viļņu superpozīcijas rezultātā, kas izplatās viens pret otru un kuriem ir vienāds periods, amplitūda un polarizācija.
Stāvviļņa antinodi- punktu izvietojums ar maksimālo svārstību amplitūdu.
Stāvviļņa mezgli- viļņa nekustīgie punkti, kuru svārstību amplitūda ir vienāda ar nulli.
Uz galos nostiprinātas virknes garuma l der vesels skaitlis n šķērsvirziena stāvviļņu pusviļņi:
Šādus viļņus sauc par svārstību režīmiem.
Svārstību režīmu patvaļīgam veselam skaitlim n > 1 sauc par n-to harmoniku vai n-to virstoni. Svārstību režīmu n = 1 sauc par pirmo harmonisko vai pamata svārstību režīmu. skaņas viļņi- elastīgi viļņi vidē, kas cilvēkā izraisa dzirdes sajūtas.
Skaņas viļņiem atbilstošo svārstību frekvence ir diapazonā no 16 Hz līdz 20 kHz.
Skaņas viļņu izplatīšanās ātrumu nosaka daļiņu mijiedarbības pārneses ātrums. Skaņas ātrums cietā vielā v p, kā likums, ir lielāks par skaņas ātrumu šķidrumā v l, kas, savukārt, pārsniedz skaņas ātrumu gāzē v g.
Skaņas signālus klasificē pēc toņa, tembra un skaļuma. Skaņas augstumu nosaka skaņas vibrāciju avota frekvence. Jo augstāka ir svārstību frekvence, jo augstāka ir skaņa; zemu frekvenču vibrācijas atbilst zemām skaņām. Skaņas tembru nosaka skaņas vibrāciju forma. Vienāda perioda vibrāciju formas atšķirība ir saistīta ar dažādām pamata režīma un virstoņa relatīvajām amplitūdām. Skaņas skaļumu raksturo skaņas intensitātes līmenis. Skaņas intensitāte - skaņas viļņu enerģija, kas krīt uz 1 m 2 platību 1 sekundē.
Viļņi. Viļņu vispārīgās īpašības.Vilnis - tā ir tāda fiziskā daudzuma izmaiņu (traucējumi), kas nes sev līdzi enerģiju, izplatīšanās telpā laika gaitā.
Neatkarīgi no viļņa rakstura enerģijas pārnešana notiek bez matērijas pārneses; pēdējā var rasties tikai kā blakusparādība. Enerģijas pārnese- fundamentālā atšķirība starp viļņiem un svārstībām, kurās notiek tikai "lokālās" enerģijas pārvērtības. Viļņi, kā likums, spēj pārvietoties ievērojamus attālumus no to izcelsmes vietas. Šī iemesla dēļ viļņus dažreiz sauc par " vibrācija, kas atdalīta no emitētāja».
Viļņus var klasificēt
Pēc savas būtības:
Elastīgie viļņi - viļņi, kas izplatās šķidrā, cietā un gāzveida vidē, pateicoties elastīgo spēku iedarbībai.
Elektromagnētiskie viļņi- izplatās telpā elektromagnētiskā lauka perturbācija (stāvokļa maiņa).
Viļņi uz šķidruma virsmas- vispārpieņemtais nosaukums dažādiem viļņiem, kas rodas saskarē starp šķidrumu un gāzi vai šķidrumu un šķidrumu. Viļņi uz ūdens atšķiras pēc pamata svārstību mehānisma (kapilāra, gravitācijas utt.), kas noved pie dažādiem izkliedes likumiem un līdz ar to arī uz šo viļņu atšķirīgu uzvedību.
Attiecībā uz barotnes daļiņu svārstību virzienu:
Gareniskie viļņi - barotnes daļiņas svārstās paralēli viļņu izplatīšanās virzienā (kā, piemēram, skaņas izplatīšanās gadījumā).
Šķērsviļņi - barotnes daļiņas svārstās perpendikulāri viļņu izplatīšanās virziens (elektromagnētiskie viļņi, viļņi uz mediju atdalīšanas virsmām).
a - šķērsvirziena; b - gareniskais.
jaukti viļņi.
Saskaņā ar viļņu frontes ģeometriju:
Viļņu virsma (viļņu fronte) ir to punktu lokuss, līdz kuriem traucējumi ir sasnieguši noteiktu laika momentu. Viendabīgā izotropā vidē viļņu izplatīšanās ātrums ir vienāds visos virzienos, kas nozīmē, ka visi frontes punkti svārstās vienā fāzē, priekšpuse ir perpendikulāra viļņu izplatīšanās virzienam un svārstību vērtības. daudzums visos priekšējās daļas punktos ir vienāds.
plakans vilnis - fāzes plaknes ir perpendikulāras viļņu izplatīšanās virzienam un paralēlas viena otrai.
sfērisks vilnis - vienādu fāžu virsma ir sfēra.
Cilindrisks vilnis - fāžu virsma atgādina cilindru.
Spirāle vilnis - veidojas, ja sfērisks vai cilindrisks avots / viļņa avoti starojuma procesā pārvietojas pa noteiktu slēgtu līkni.
plaknes vilnis
Vilni sauc par plakanu, ja tā viļņu virsmas ir viena otrai paralēlas plaknes, kas ir perpendikulāras viļņa fāzes ātrumam. = f(x, t)).
Apskatīsim plakanu monohromatisko (vienfrekvences) sinusoidālo vilni, kas izplatās viendabīgā vidē bez vājināšanās pa X asi.
, kur
Viļņa fāzes ātrums ir viļņa virsmas ātrums (priekšpuse),
- viļņa amplitūda - mainīgās vērtības maksimālās novirzes modulis no līdzsvara stāvokļa,
– cikliskā frekvence, T – svārstību periods, – viļņu frekvence (līdzīga svārstībām)
k - viļņa skaitlis, kam ir telpiskās frekvences nozīme,
Vēl viens viļņa raksturlielums ir viļņa garums m, tas ir attālums, kādā vilnis izplatās viena svārstību perioda laikā, tam ir telpiskā perioda nozīme, tas ir mazākais attālums starp punktiem, kas svārstās vienā fāzē. 
y 
Viļņa garums ir saistīts ar viļņa skaitli ar attiecību , kas ir līdzīga laika attiecībai
Viļņa skaitlis ir saistīts ar ciklisko frekvenci un viļņu izplatīšanās ātrumu
x
y
y 
Attēlos ir parādīta viļņa oscilogramma (a) un momentuzņēmums (b) ar norādītajiem laika un telpas periodiem. Atšķirībā no stacionārām svārstībām, viļņiem ir divas galvenās īpašības: laika periodiskums un telpiskā periodiskums.
Viļņu vispārīgās īpašības:
Viļņi nes enerģiju.
2. Viļņi izdara spiedienu uz ķermeņiem (ir impulss).
3. Viļņa ātrums vidē ir atkarīgs no viļņa frekvences - dispersijas.Tādējādi dažādu frekvenču viļņi izplatās vienā un tajā pašā vidē ar dažādu ātrumu (fāzes ātrums). 
4. Viļņi izliecas ap šķēršļiem – difrakcija.
Difrakcija rodas, ja šķēršļa izmērs ir salīdzināms ar viļņa garumu.
5. Divu nesēju saskarnē viļņi tiek atspoguļoti un lauzti.
Krituma leņķis ir vienāds ar atstarošanas leņķi, un krišanas leņķa sinusa attiecība pret refrakcijas leņķa sinusu ir nemainīga vērtība šiem diviem medijiem.
6. Uzklājot koherentus viļņus (šo viļņu fāžu starpība jebkurā brīdī ir nemainīga laikā), tie traucē - veidojas stabils traucējumu minimumu un maksimumu modelis. 
Viļņus un avotus, kas tos ierosina, sauc par koherentiem, ja viļņu fāzu starpība nav atkarīga no laika. Viļņus un avotus, kas tos ierosina, sauc par nesakarīgiem, ja viļņu fāzu starpība laika gaitā mainās.
Traucēt var tikai tādas pašas frekvences viļņi, kuros notiek svārstības vienā virzienā (t.i., koherenti viļņi). Traucējumi var būt gan stacionāri, gan nestacionāri. Tikai koherenti viļņi var radīt stacionāru traucējumu modeli. Piemēram, divi sfēriski viļņi uz ūdens virsmas, kas izplatās no diviem koherentiem punktveida avotiem, pēc traucējumiem radīs rezultējošu vilni. Iegūtā viļņa priekšpuse būs sfēra.
Kad viļņi traucē, to enerģijas nesummējas. Viļņu iejaukšanās izraisa svārstību enerģijas pārdali starp dažādām cieši izvietotām barotnes daļiņām. Tas nav pretrunā ar enerģijas nezūdamības likumu, jo vidēji lielam telpas apgabalam iegūtā viļņa enerģija ir vienāda ar traucējošo viļņu enerģiju summu.
Kad nesakarīgi viļņi ir uzlikti, iegūtā viļņa amplitūdas kvadrātā vidējā vērtība ir vienāda ar uzlikto viļņu amplitūdu kvadrātu summu. Katra vides punkta radīto svārstību enerģija ir vienāda ar tās svārstību enerģiju summu visu nesakarīgo viļņu dēļ atsevišķi.
7. Viļņus absorbē barotne. Ar attālumu no avota viļņa amplitūda samazinās, jo viļņa enerģija daļēji tiek pārnesta uz vidi.
8. Viļņi ir izkliedēti neviendabīgā vidē.
Izkliede - viļņu lauku perturbācijas, ko izraisa vides neviendabīgums un šajā vidē ievietoto objektu izkliede. Izkliedes intensitāte ir atkarīga no neviendabīguma lieluma un viļņa frekvences.
mehāniskie viļņi. Skaņa. Skaņas raksturojums .
Vilnis- perturbācija, kas izplatās telpā.
Viļņu vispārīgās īpašības:
nest enerģiju;
ir impulss (izdara spiedienu uz ķermeņiem);
uz divu mediju robežas tie tiek atspoguļoti un lauzti;
absorbē vide;
difrakcija;
iejaukšanās;
dispersija;
Viļņu ātrums ir atkarīgs no vides, caur kuru viļņi iziet.
Mehāniskie (elastīgie) viļņi.
Īpašs mehānisko viļņu gadījums - viļņi uz šķidruma virsmas, viļņi, kas rodas un izplatās pa šķidruma brīvo virsmu vai divu nesajaucamu šķidrumu saskarnē. Tie veidojas ārējas ietekmes ietekmē, kā rezultātā šķidruma virsma tiek izņemta no līdzsvara stāvokļa. Šajā gadījumā rodas spēki, kas atjauno līdzsvaru: virsmas spraiguma un gravitācijas spēki.
Mehāniskie viļņi ir divu veidu
Garenvirziena viļņi, ko pavada stiepes un spiedes deformācijas, var izplatīties jebkurā elastīgā vidē: gāzēs, šķidrumos un cietās vielās. Šķērsviļņi izplatās tajās vidēs, kur bīdes deformācijas laikā parādās elastības spēki, t.i., cietās vielās.
Ievērojamu interesi praksē rada vienkārši harmoniskie vai sinusoidālie viļņi. Plaknes sinusoidālā viļņa vienādojums ir:
- tā sauktais viļņa numurs ,
– apļveida frekvence ,
BET - daļiņu svārstību amplitūda.
Attēlā parādīti šķērsviļņa "momentuzņēmumi" divos laika punktos: t un t + Δt. Laikā Δt vilnis pārvietojās pa OX asi par attālumu υΔt. Šādus viļņus sauc par ceļojošiem viļņiem.
Viļņa garums λ ir attālums starp diviem blakus punktiem uz OX ass, kas svārstās tajās pašās fāzēs. Attālums, kas vienāds ar viļņa garumu λ, vilnis virzās periodā T, tāpēc
λ = υT, kur υ ir viļņu izplatīšanās ātrums.
Jebkuram izvēlētajam punktam viļņu procesa grafikā (piemēram, punktam A) šī punkta x-koordināta laika gaitā t mainās un izteiksmes vērtība ωt – kx nemainās. Pēc laika intervāla Δt punkts A virzīsies pa OX asi noteiktu attālumu Δx = υΔt. Tātad: ωt – kx = ω(t + Δt) – k(x + Δx) = const vai ωΔt = kΔx.
Tas nozīmē:
Tādējādi ceļojošam sinusoidālajam vilnim ir dubulta periodiskums - laikā un telpā. Laika periods ir vienāds ar vides daļiņu svārstību periodu T, telpiskais periods ir vienāds ar viļņa garumu λ. Viļņa skaitlis ir apļveida frekvences telpiskais analogs.
Skaņa.
Jebkuru svārstību procesu apraksta ar vienādojumu. Tas tika iegūts arī skaņas vibrācijām:
Skaņas viļņu pamatīpašības
|
Subjektīva skaņas uztvere (skaļums, augstums, tembrs) |
Skaņas objektīvās fizikālās īpašības (ātrums, intensitāte, spektrs) |
Skaņas ātrumu jebkurā gāzveida vidē aprēķina pēc formulas:
β - barotnes adiabātiskā saspiežamība,
ρ - blīvums.
Skaņas pielietošana
Zemūdens sonāri tiek saukti par sonāru vai sonāru (nosaukums sonārs ir veidots no trīs angļu valodas vārdu sākuma burtiem: skaņa - skaņa; navigācija - navigācija; diapazons - diapazons). Sonāri ir neaizstājami jūras gultnes (tā profila, dziļuma) pētīšanai, dažādu objektu atklāšanai un izpētei, kas pārvietojas dziļi zem ūdens. Ar to palīdzību var viegli noteikt gan atsevišķus lielus priekšmetus vai dzīvniekus, gan mazu zivju vai gliemju barus.
Ultraskaņas frekvenču viļņus plaši izmanto medicīnā diagnostikas nolūkos. Ultraskaņas skeneri ļauj pārbaudīt cilvēka iekšējos orgānus. Ultraskaņas starojums cilvēkiem ir mazāk kaitīgs nekā rentgena starojums.
Elektromagnētiskie viļņi.
Viņu īpašības.
elektromagnētiskais vilnis ir elektromagnētiskais lauks, kas laika gaitā izplatās telpā.
Elektromagnētiskos viļņus var ierosināt tikai ātri kustīgi lādiņi.
Elektromagnētisko viļņu esamību teorētiski paredzēja izcilais angļu fiziķis Dž. Maksvels 1864. gadā. Viņš ierosināja jaunu Faradeja elektromagnētiskās indukcijas likuma interpretāciju un attīstīja savas idejas tālāk.
Jebkuras izmaiņas magnētiskajā laukā rada virpuļelektrisko lauku apkārtējā telpā, laikā mainīgs elektriskais lauks rada magnētisko lauku apkārtējā telpā.
1. attēls. Maiņstrāvas elektriskais lauks rada mainīgu magnētisko lauku un otrādi
Elektromagnētisko viļņu īpašības, pamatojoties uz Maksvela teoriju:
Elektromagnētiskie viļņi šķērsvirziena – vektori un ir perpendikulāri viens otram un atrodas plaknē, kas ir perpendikulāra izplatīšanās virzienam.
2. attēls. Elektromagnētiskā viļņa izplatīšanās
Elektriskie un magnētiskie lauki ceļojošā viļņā mainās vienā fāzē.
Ceļojošā elektromagnētiskā viļņa vektori veido tā saukto vektoru labo tripletu.
Vektoru svārstības un notiek fāzē: tajā pašā laika momentā vienā telpas punktā elektriskā un magnētiskā lauka stiprumu projekcijas sasniedz maksimumu, minimumu vai nulli.
Elektromagnētiskie viļņi izplatās vielā ar gala ātrums
Kur - vides dielektriskā un magnētiskā caurlaidība (no tiem atkarīgs elektromagnētiskā viļņa izplatīšanās ātrums vidē),
Elektriskās un magnētiskās konstantes.
Elektromagnētisko viļņu ātrums vakuumā
Elektromagnētiskās enerģijas plūsmas blīvums
vaiintensitāte
Dž
sauc par elektromagnētisko enerģiju, ko vilnis laika vienībā pārvieto caur laukuma vienības virsmu:
,
Aizvietojot šeit izteiksmes , un υ un ņemot vērā elektromagnētiskā viļņa elektriskā un magnētiskā lauka tilpuma enerģijas blīvuma vienādību, mēs varam iegūt:
Elektromagnētiskie viļņi var būt polarizēti.
Tāpat arī elektromagnētiskie viļņi piemīt visas viļņu pamatīpašības : tie nes enerģiju, tiem ir impulss, tie tiek atstaroti un lauzti divu mediju saskarnē, ko absorbē vide, tiem piemīt dispersijas, difrakcijas un traucējumu īpašības.
Herca eksperimenti (eksperimentāla elektromagnētisko viļņu noteikšana)
Pirmo reizi eksperimentāli tika pētīti elektromagnētiskie viļņi
Hercs 1888. gadā. Viņš izstrādāja veiksmīgu elektromagnētisko svārstību ģeneratora (Herca vibratora) dizainu un metodi to noteikšanai ar rezonanses metodi.
Vibrators sastāvēja no diviem lineāriem vadītājiem, kuru galos atradās metāla lodītes, kas veidoja dzirksteles spraugu. Kad no indukcijas uz karkasu tika pielikts augsts spriegums, spraugā uzlēca dzirkstele, tā saīsināja spraugu. Tās degšanas laikā ķēdē notika liels skaits svārstību. Uztvērējs (rezonators) sastāvēja no stieples ar dzirksteles spraugu. Rezonanses klātbūtne tika izteikta dzirksteļu parādīšanā rezonatora dzirksteļu spraugā, reaģējot uz vibratorā radušos dzirksteli.
Tādējādi Herca eksperimenti nodrošināja stabilu pamatu Maksvela teorijai. Maksvela prognozētie elektromagnētiskie viļņi izrādījās realizēti praksē.
RADIOSAKARU PRINCIPI
Radio sakari informācijas pārraide un uztveršana, izmantojot radioviļņus.
1896. gada 24. martā Krievijas Fizikas un ķīmijas biedrības Fizikas nodaļas sēdē Popovs, izmantojot savus instrumentus, uzskatāmi demonstrēja signālu pārraidi 250 m attālumā, pārraidot pasaulē pirmo divu vārdu radiogrammu "Heinrihs. Hercs".
UZŅĒMĒJA SHĒMA A.S. POPOV
Popovs izmantoja radiotelegrāfa sakarus (dažāda ilguma signālu pārraidi), šādu saziņu var veikt tikai, izmantojot kodu. Kā radioviļņu avots tika izmantots dzirksteļu raidītājs ar Hertz vibratoru, bet par uztvērēju kalpoja koheereris, stikla caurule ar metāla šķembām, kuras pretestība, trāpot elektromagnētiskajam vilnim, krītas simtiem reižu. Lai palielinātu koherera jutību, viens no tā galiem tika iezemēts, bet otrs tika savienots ar vadu, kas pacelts virs Zemes, un antenas kopējais garums bija ceturtdaļa no viļņa garuma. Dzirksteļu raidītāja signāls ātri samazinās, un to nevar pārraidīt lielos attālumos.
Radiotelefona sakari (runa un mūzika) izmanto augstfrekvences modulētu signālu. Zemas (skaņas) frekvences signāls nes informāciju, bet praktiski netiek izstarots, un augstas frekvences signāls ir labi izstarots, bet nenes informāciju. Modulācija tiek izmantota radiotelefona sakariem.
Modulācija - atbilstības noteikšanas process starp HF un LF signāla parametriem.
Radiotehnikā tiek izmantoti vairāki modulāciju veidi: amplitūda, frekvence, fāze.
Amplitūdas modulācija - svārstību amplitūdas izmaiņas (elektriskās, mehāniskās utt.), kas notiek ar frekvenci, kas ir daudz zemāka par pašu svārstību frekvenci.
Augstfrekvences harmonisko svārstību ω amplitūdu modulē zemfrekvences harmoniskās svārstības Ω (τ = 1/Ω ir tās periods), t ir laiks, A ir augstfrekvences svārstību amplitūda, T ir tās periods.
Radiosakaru shēma, izmantojot AM signālu
AM oscilators
RF signāla amplitūda mainās atkarībā no LF signāla amplitūdas, pēc tam modulēto signālu izstaro raidošā antena.
Radio uztvērējā uztverošā antena uztver radioviļņus, svārstību ķēdē rezonanses dēļ tiek izvēlēts un pastiprināts signāls, kuram ķēde ir noregulēta (raidīšanas stacijas nesējfrekvence), pēc tam zemfrekvences komponents. no signāla ir jāizvēlas.
Detektoru radio
Atklāšana – process, kurā augstfrekvences signāls tiek pārveidots par zemas frekvences signālu. Pēc noteikšanas saņemtais signāls atbilst skaņas signālam, kas iedarbojās uz raidītāja mikrofonu. Pēc pastiprināšanas zemas frekvences vibrācijas var pārvērst skaņā.
Detektors (demodulators)
Diode tiek izmantota maiņstrāvas iztaisnošanai
a) AM signāls, b) uztvertais signāls
RADARS
Tiek saukta objektu atrašanās vietas un to kustības ātruma noteikšana un precīza noteikšana, izmantojot radioviļņus radars . Radara darbības princips ir balstīts uz elektromagnētisko viļņu atstarošanas īpašību no metāliem.
1 - rotējoša antena; 2 - antenas slēdzis; 3 - raidītājs; 4 - uztvērējs; 5 - skeneris; 6 - attāluma indikators; 7 - virzienrādītājs.
Radariem tiek izmantoti augstfrekvences radioviļņi (VHF), ar to palīdzību viegli veidojas virziena stars un liela starojuma jauda. Metru un decimetru diapazonā - vibratoru režģu sistēmas, centimetru un milimetru diapazonā - paraboliskie emitētāji. Atrašanās vietu var veikt gan nepārtrauktā (lai noteiktu mērķi), gan impulsa (lai noteiktu objekta ātrumu) režīmā.
Radara pielietošanas jomas:
Aviācija, astronautika, flote: kuģu satiksmes drošība jebkuros laikapstākļos un jebkurā diennakts laikā, to sadursmes novēršana, pacelšanās drošība utt. lidmašīnu nosēšanās.
Karadarbība: savlaicīga ienaidnieka lidaparātu vai raķešu atklāšana, automātiska pretgaisa uguns pielāgošana.
Planētu radars: mēra attālumu līdz tiem, precizē to orbītu parametrus, nosaka rotācijas periodu, novēro virsmas topogrāfiju. Bijušajā Padomju Savienībā (1961) - Veneras, Merkura, Marsa, Jupitera radars. ASV un Ungārijā (1946) - eksperiments par signāla uztveršanu, kas atspoguļojas no Mēness virsmas.
Telekomunikāciju shēma būtībā sakrīt ar radiosakaru shēmu. Atšķirība ir tāda, ka papildus skaņas signālam tiek pārraidīts attēls un vadības signāli (līnijas maiņa un kadru maiņa), lai sinhronizētu raidītāja un uztvērēja darbību. Raidītājā šie signāli tiek modulēti un pārraidīti, uztvērējā tos uztver antena un tiek apstrādāti katrs savā ceļā.
Apsveriet vienu no iespējamām shēmām attēla pārvēršanai elektromagnētiskajās svārstībās, izmantojot ikonoskopu:
Ar optiskās sistēmas palīdzību uz mozaīkas ekrāna tiek projicēts attēls, fotoelektriskā efekta ietekmē ekrāna šūnas iegūst atšķirīgu pozitīvu lādiņu. Elektronu lielgabals ģenerē elektronu staru, kas pārvietojas pa ekrānu, izlādējot pozitīvi uzlādētas šūnas. Tā kā katra šūna ir kondensators, lādiņa maiņa izraisa mainīga sprieguma parādīšanos - elektromagnētisko svārstību. Pēc tam signāls tiek pastiprināts un ievadīts modulējošā ierīcē. Kineskopā video signāls tiek pārveidots atpakaļ attēlā (dažādos veidos atkarībā no kineskopa darbības principa).
Tā kā televīzijas signāls satur daudz vairāk informācijas nekā radio, darbs tiek veikts augstās frekvencēs (metri, decimetri).
Radioviļņu izplatīšanās.
Radio vilnis - ir elektromagnētiskais vilnis diapazonā (10 4
Katra šī diapazona sadaļa tiek izmantota tur, kur vislabāk var izmantot tās priekšrocības. Dažādu diapazonu radioviļņi izplatās dažādos attālumos. Radioviļņu izplatība ir atkarīga no atmosfēras īpašībām. Zemes virsma, troposfēra un jonosfēra arī spēcīgi ietekmē radioviļņu izplatību.
Radioviļņu izplatīšanās- tas ir radio diapazona elektromagnētisko svārstību pārraidīšanas process telpā no vienas vietas uz otru, jo īpaši no raidītāja uz uztvērēju.
Dažādu frekvenču viļņi uzvedas atšķirīgi. Ļaujiet mums sīkāk apsvērt garo, vidējo, īso un ultraīso viļņu izplatīšanās iezīmes.
Garo viļņu izplatīšanās.
Garie viļņi (>1000 m) izplatās:
Attālumos līdz 1-2 tūkstošiem km difrakcijas dēļ uz Zemes sfēriskās virsmas. Spēj apbraukt Zeme(1. attēls). Tad to izplatīšanās notiek sfēriskā viļņvada virzošās darbības dēļ, neatspoguļojot.
Rīsi. viens Savienojuma kvalitāte:
uztveršanas stabilitāte. Uzņemšanas kvalitāte nav atkarīga no diennakts laika, gada, laika apstākļiem.
Trūkumi:
Tā kā vilnis, izplatoties pa zemes virsmu, spēcīgi absorbē, ir nepieciešama liela antena un jaudīgs raidītājs.
Atmosfēras izlādes (zibens) traucē.
Lietošana:
Diapazons tiek izmantots radio apraidei, radiotelegrāfijai, radionavigācijas pakalpojumiem un saziņai ar zemūdenēm.
Ir neliels skaits radiostaciju, kas pārraida precīzus laika signālus un meteoroloģiskās ziņas.
Vidējie viļņi ( =100...1000 m) izplatās:
Tāpat kā garie viļņi, tie spēj izliekties ap zemes virsmu.
Tāpat kā īsos viļņus, tos var arī atkārtoti atspoguļot no jonosfēras.
Savienojuma kvalitāte:
Īss sakaru diapazons. Vidējo viļņu stacijas ir dzirdamas tūkstoš kilometru attālumā. Taču pastāv augsts atmosfēras un rūpniecisko traucējumu līmenis.
Izmanto oficiālajiem un amatieru sakariem, kā arī galvenokārt apraidei.
Īsi viļņi (=10..100 m) izplatās:
Atkārtoti atstarojas no jonosfēras un zemes virsmas (2. att.)
Savienojuma kvalitāte:
Īsviļņu uztveršanas kvalitāte ļoti lielā mērā ir atkarīga no dažādiem jonosfēras procesiem, kas saistīti ar Saules aktivitātes līmeni, gada laiku un diennakts laiku. Nav nepieciešami lieljaudas raidītāji. Saziņai starp zemes stacijām un kosmosa kuģiem tie nav piemēroti, jo neiziet cauri jonosfērai.
Lietošana:
Saziņai lielos attālumos. Televīzijas, radio apraidei un radio saziņai ar kustīgiem objektiem. Ir departamentu telegrāfa un telefona radio stacijas. Šis diapazons ir visvairāk "apdzīvots".
Ultraīsie viļņi (
Dažreiz tie var atspīdēt no mākoņiem, mākslīgiem Zemes pavadoņiem vai pat no Mēness. Šajā gadījumā sakaru diapazons var nedaudz palielināties.
Ultraīso viļņu uztveršanu raksturo dzirdamības noturība, izbalēšanas neesamība, kā arī dažādu traucējumu samazināšana.
Saziņa uz šiem viļņiem ir iespējama tikai redzamības attālumā L(7. att.).
Tā kā ultraīsie viļņi neizplatās aiz horizonta, rodas nepieciešamība izveidot daudzus starpraidītājus - atkārtotājus.
Atkārtotājs- ierīce, kas atrodas radiosakaru līniju starppunktos, pastiprinot saņemtos signālus un raidot tos tālāk.
relejs- signālu uztveršana starppunktā, to pastiprināšana un pārraide tajā pašā vai citā virzienā. Retranslācija ir paredzēta, lai palielinātu sakaru diapazonu.
Ir divi pārraides veidi: satelīts un virszemes.
Satelīts:
Aktīvais releja satelīts uztver zemes stacijas signālu, pastiprina to un caur jaudīgu virziena raidītāju nosūta signālu uz Zemi tajā pašā virzienā vai citā virzienā.
Zeme:
Signāls tiek pārraidīts uz zemes analogo vai digitālo radiostaciju vai šādu staciju tīklu un pēc tam tiek nosūtīts tālāk tajā pašā virzienā vai citā virzienā.
1 - radio raidītājs,
2 - raidīšanas antena, 3 - uztveršanas antena, 4 - radio uztvērējs.
Lietošana:
Sazināties mākslīgie pavadoņi Zeme un
VHF ir sadalīti šādos diapazonos:
metru viļņi - no 10 līdz 1 metram, izmanto telefonsakariem starp kuģiem, kuģiem un ostas dienestiem.
decimetrs - no 1 metra līdz 10 cm, izmanto satelītu sakariem.
centimetrs - no 10 līdz 1 cm, izmanto radarā.
milimetrs - no 1cm līdz 1mm, izmanto galvenokārt medicīnā.
Mehānisksvilnis fizikā tā ir traucējumu izplatīšanās parādība, ko pavada svārstīga ķermeņa enerģijas pārnešana no viena punkta uz otru, nepārvietojot vielu, kaut kādā elastīgā vidē.
Vide, kurā notiek elastīga mijiedarbība starp molekulām (šķidrums, gāze vai ciets) ir priekšnoteikums mehānisku traucējumu rašanās gadījumā. Tie ir iespējami tikai tad, kad vielas molekulas saduras viena ar otru, pārnesot enerģiju. Viens šādu traucējumu piemērs ir skaņa (akustiskais vilnis). Skaņa var pārvietoties pa gaisu, ūdeni vai ciets ķermenis bet ne vakuumā.
Lai izveidotu mehānisku vilni, ir nepieciešama zināma sākotnējā enerģija, kas izvedīs vidi no līdzsvara. Pēc tam šo enerģiju pārraidīs vilnis. Piemēram, akmens, kas iemests nelielā ūdens daudzumā, rada vilni uz virsmas. Skaļš kliedziens rada akustisku vilni.
Galvenie mehānisko viļņu veidi:
- Skaņa;
- Uz ūdens virsmas;
- Zemestrīces;
- seismiskie viļņi.
Mehāniskajiem viļņiem tāpat kā visiem ir virsotnes un ieplakas svārstīgas kustības. To galvenās īpašības ir:
- Biežums. Tas ir svārstību skaits sekundē. Mērvienības SI: [ν] = [Hz] = [s -1].
- Viļņa garums. Attālums starp blakus esošajām virsotnēm vai ieplakām. [λ] = [m].
- Amplitūda. Vidējā punkta lielākā novirze no līdzsvara stāvokļa. [X max] = [m].
- Ātrums. Tas ir attālums, ko vilnis noiet sekundē. [V] = [m/s].
Viļņa garums
Viļņa garums ir attālums starp punktiem, kas ir vistuvāk viens otram un svārstās tajās pašās fāzēs.
Viļņi izplatās telpā. To izplatīšanās virzienu sauc staru kūlis un apzīmē ar līniju, kas ir perpendikulāra viļņa virsmai. Un to ātrumu aprēķina pēc formulas:
Viļņa virsmas robeža, kas atdala to vides daļu, kurā jau notiek svārstības, no vides daļas, kurā svārstības vēl nav sākušās, - vilnispriekšā.
Garenvirziena un šķērsviļņi
Viens no veidiem, kā klasificēt viļņu mehānisko tipu, ir noteikt atsevišķu vides daļiņu kustības virzienu vilnī attiecībā pret tā izplatīšanās virzienu.
Atkarībā no daļiņu kustības virziena viļņos izšķir:
- šķērsvirzienaviļņi. Vides daļiņas šāda veida viļņos svārstās taisnā leņķī pret viļņu staru. Vilnis dīķī vai vibrējošās ģitāras stīgas var palīdzēt vizualizēt šķērsviļņus. Šāda veida svārstības nevar izplatīties šķidrā vai gāzes vidē, jo šo vidi daļiņas pārvietojas nejauši un nav iespējams organizēt to kustību perpendikulāri viļņu izplatīšanās virzienam. Šķērsvirziena viļņi pārvietojas daudz lēnāk nekā gareniskie.
- Garenvirzienaviļņi. Vides daļiņas svārstās tajā pašā virzienā, kā izplatās vilnis. Dažus šāda veida viļņus sauc par kompresijas vai kompresijas viļņiem. Garenvirziena vibrācijas atsperes - periodiska saspiešana un pagarināšana - nodrošina labu šādu viļņu vizualizāciju. Gareniskie viļņi ir ātrākie mehāniskā tipa viļņi. Skaņas viļņi gaisā, cunami un ultraskaņa ir gareniski. Tie ietver noteikta veida seismiskos viļņus, kas izplatās pazemē un ūdenī.
Mēs arī iesakām
Produktīvā un reproduktīvā domāšana
Saprātīgs egoisms – kas ir saprātīga egoisma teorija?
Boriss Nikolajevičs Jeļcins, pirmais Krievijas prezidents
Pazemes cīņas. Pazemes karaļi. Kas ir “cīņa nevis par masām”? Kur var cīnīties par naudu?
Jakovs Pavlovs un citi Staļingradas varoņi, kas jums jāzina
Sapņā izdzīvo negadījumu jūrā - patiesībā piedzīvo jaunu mīlestību
Notiek ielāde...