Τι είναι ένα μηχανικό κύμα;

Ένα μηχανικό κύμα είναι μια διαταραχή που παλλίζει μέσα από κάποια μορφή μέσου: ένα στερεό, ένα υγρό ή ένα αέριο, που φέρει την αρχική, ξεκινώντας ενέργεια από το ένα μέρος στο άλλο.Υπάρχουν τρεις τύποι μηχανικών κυμάτων: εγκάρσια, διαμήκη και όρια.Τα απλά παραδείγματα των κυμάτων και των μέσων μέσω των οποίων κινούνται είναι υγιή στον αέρα, σεισμικά κύματα στο βράχο και οι δονήσεις μιας κιθάρας..Το κύμα κινείται μέσα από το μέσο, παρόλο που τα άτομα και τα μόρια του ίδιου του μέσου γενικά επιστρέφουν στην αρχική τους θέση, αφού έχουν συμπιεστεί μαζί, εκτείνονται χωρισμένα ή περιστρέφονται από το κύμα που διέρχεται από αυτά.Το μηχανικό κύμα μπορεί να κινηθεί σε κίνηση ευθείας γραμμής, περιστροφική κίνηση ή συνδυασμό των δύο.

Τα κύματα διαθέτουν τα χαρακτηριστικά της συχνότητας, της περιόδου, του μήκους κύματος και του εύρους.Η απόσταση μεταξύ ενός παλμού κύματος και του επόμενου είναι το μήκος κύματος του και ο χρόνος μεταξύ των παλμών είναι η περίοδος.Για ένα εγκάρσιο κύματα, το εύρος είναι η απόσταση που το κύμα μετατοπίζει το μέσο.Ο αριθμός των κυμάτων που διέρχεται από το μέσο με την πάροδο του χρόνου είναι η συχνότητα του κύματος.Όσο υψηλότερη είναι η συχνότητα ενός μηχανικού κύματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια που μεταδίδει.

Τα εγκάρσιες κύματα μεταδίδουν την ενέργειά τους σε ένα πάνω και κάτω ή σε ένα πλευρικό τρόπο, αναγκάζοντας το μέσο να πάρει τη μορφή μιας κορυφογραμμής και της καρύδας mdash;όπως σε ένα ημιτονοειδές κύμα.Ένα καλό παράδειγμα αυτού του είδους κύματος είναι ένα σεισμικό κύμα S στο οποίο η κρούστα της γης κινείται πάνω και κάτω, ή δίπλα προς τα πλάγια, κάθετη προς την κατεύθυνση της διάδοσης των κυμάτων.Το μοντέλο μηχανικού κύματος ενός εγκάρσιου κύματος δίνεται από την εξίσωση κύματος, μια εξίσωση ενέργειας, η λύση του οποίου είναι ένα ημιτονοειδές κύμα που διαθέτει τα προαναφερθέντα χαρακτηριστικά της συχνότητας, της περιόδου, του μήκους κύματος και του εύρους.μέσω της επέκτασης και της συμπίεσης των σωματιδίων του μέσου.Μια επέκταση και συμπίεση είναι ένα μήκος κύματος.Τα καλά παραδείγματα αυτών των κυμάτων είναι ηχητικά κύματα στον αέρα και σε σεισμικά κύματα Ρ στο έδαφος.Όσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα του υλικού, τόσο ταχύτερα τα κύματα κινούνται μέσα από αυτό.

Τα οριακά κύματα είναι μηχανικά κύματα που αντηχούν ανάμεσα σε δύο διαφορετικά μέσα.Οι κοιλότητες των αέρα και οι περιορισμένες χορδές στα μουσικά όργανα, η δόνηση ενός πιρουνιού συντονισμού και το σχήμα της στέγης ενός σταγονιδίου νερού είναι καλά παραδείγματα των ορίων μηχανικών κυμάτων.Ο συντονισμένος ήχος του πιρουνιού συντονισμού περιορίζεται από το σχήμα και το μέγεθος του ορίου του και την ελαστικότητα του υλικού που το συνθέτει.