Pitkittäiset aallot, erot, esimerkit

Se pitkittäiset aallot Ne ilmenevät materiaalissa, jossa hiukkaset värähtelevät yhdensuuntaisesti sen suuntaan, johon aalto liikkuu. Kuten seuraavissa kuvissa arvostetaan. Tämä on sen erottuva ominaisuus.

Ääniaallot, tietyt aallot, jotka ilmestyvät maanjäristyksen aikana ja sellaiset, jotka esiintyvät a Liukeneva Tai jousi, kun pieni impulssi annetaan samaan akselin suuntaan, ne ovat hyviä esimerkkejä tällaisista aaltoista.

Kuvio 1. Ääni on pitkittäinen aalto, joka tuottaa peräkkäisiä kompressioita ja laajennuksia ilmassa. Lähde: Wikimedia Commons. Pluke [CC0]

Ääni esiintyy, kun esine saadaan värähtelemään (kuten kuvan sormenlauta, soittiminen tai yksinkertaisesti laulujonot) väliaineessa, joka kykenee välittämään häiriöt sen molekyylien värähtelyllä. Ilma on riittävä keino, mutta myös nesteet ja kiinteät aineet ovat.

Häiriö muuttuu toistuvasti väliaineen painetta ja tiheyttä. Tällä tavoin aalto tuottaa kompressioita ja laajennuksia (harvatoimenpiteitä) väliaineen molekyyleissä, koska energia siirtyy tietyllä nopeudella v.

Korva havaitsee nämä paineen muutokset korvan värähtelyjen läpi, että hermostoverkko on vastuussa pienten sähkövirtojen muuntamisesta. Saavuttuaan aivoihin, hän tulkitsee ne ääninä.

Pitkittäisaallossa jatkuvasti toistetaan kuviota kiertää, Ja sen kesto on ajanjakso aalto. Siellä on myös amplitudi, joka on suurin intensiteetti ja joka mitataan referenssinä otetun suuruuden mukaan, äänen tapauksessa se voi olla paineen vaihtelu väliaineessa.

Toinen tärkeä parametri on aallonpituus: Kahden kompression tai peräkkäisen laajennuksen välinen etäisyys, katso kuva 1. Kansainvälisessä järjestelmässä aallonpituus mitataan metreinä. Viimeinkin on hänen nopeus (metreinä /sekunnissa kansainväliselle järjestelmälle), mikä osoittaa, kuinka nopeasti energia leviää.

[TOC]

Kuinka meren aaltojen pitkittäiset aallot ovat?

Vesirungossa aallot tuottavat useilla syillä (paineen muutokset, tuulet, gravitaatio vuorovaikutukset muiden tähtien kanssa). Tällä tavalla meriaallot voidaan luokitella seuraavasti:

- Tuulen aallot

Voi palvella sinua: keskinäinen induktanssi: kaava/kerroin, sovellukset, harjoitukset

- Vuorovesi

- Tsunamit

Näiden aaltojen kuvaus on melko monimutkainen. Yleensä syvässä vedessä aallot liikkuvat pitkittäisesti, tuottaen väliaineen kompressioita ja jaksollisia laajennuksia, kuten alussa on kuvattu.

Merenpinta -asiat ovat kuitenkin hiukan erilaisia, koska siellä olevat puhelut ovat vallitsevia pinnalliset aallot, joka yhdistää pitkittäisten aaltojen ja poikittaisten aaltojen piirteet. Siksi vesiympäristön syvyyksissä liikkuvat aallot eroavat suuresti niistä, jotka tekevät sen pinnallisesti.

Merenpinnalla kelluvalla puulla on eräänlainen keinu tai pehmeä kiertoliike. Itse asiassa, kun aallot rikkoutuvat rannikolla, ovat vallitsevan aallon pitkittäisiä komponentteja, ja kun puu reagoi sitä ympäröivien vesimolekyylien liikkeeseen, sen havaitaan myös tulevan ja menevän pinnalle.

Kuva 2. Pinnan meriaallot ovat aaltoja, joilla osittain on pitkittäisiä ja osittaisia ​​aaltoja. Lähde: Lähde: Vargklo osoitteessa.Wikipedia [CC BY-SA 3.0 (http: // creativecommons.Org/lisenssit/by-SA/3.0/]]

Syvyyden ja aallonpituuden välinen suhde

Tekijät, jotka määrittävät esiintyvän aallon tyypin, ovat: veden syvyys ja meriaallon aallonpituus.  Jos sitä kutsutaan veden syvyydessä tietyssä pisteessä d -d, Ja aallon pituus on λ, aallot siirtyvät pitkittäisestä pinnalliseen, kun:

d -d < λ/2

Pinnalla vesimolekyylit saavat kiertoliikkeet, jotka menettävät syvyyden kasvaessa. Veden hankaaminen taustalla saa nämä kiertoradat elliptisiä, kuten kuvassa 2 esitetään.

Rannoilla rannalla sijaitsevat vedet ovat levottomempia, koska aallot rikkovat, vesihiukkaset jarruvat pohjassa ja tämä saa enemmän vettä kertymään harjanteisiin. Sen sijaan syvemmillä vesillä sitä pidetään, kun aallot ovat pehmenneet.

Kun d >> λ/2  Heillä on syvän veden aaltoja tai Lyhyet aallot, Pyöreät tai elliptiset kiertoradat pienenevät koon ja pitkittäisaallot hallitsevat. Ja jos d -d << λ/2  Aallot ovat pintavesiä tai pitkät aallot.

Erot ristikkäiden kanssa

Sekä pitkittäiset että poikittaiset aallot kuuluvat luokkaan Mekaaniset aallot, jotka vaativat materiaalin väliaineen etenemistä varten.

Voi palvella sinua: ElectroMotive Force

Suurin ero niiden välillä mainittiin alussa: poikittaisissa aaltoissa keskipitkän liikkeen hiukkaset kohtisuorassa aallon etenemissuuntaan, kun taas pituussuunnassa ne värähtelevät samaan suuntaan, jota seuraa häiriöt. Mutta ominaispiirteitä on enemmän:

Lisää eroja poikittaista ja pitkittäisaalloja

- Risti -aallossa harjanteet ja laaksot erottuvat, mikä pitkittäisissä on yhtä suuri kuin kompressiot ja laajennukset.

- Toinen ero on, että pitkittäistuotteet eivät polarisoitu, koska aallonopeuden suunta on sama kuin värähtelevien hiukkasten liike.

- Poikittaiset aallot voivat levitä mihin tahansa väliaineeseen ja jopa tyhjiin, kuten sähkömagneettiset aallot. Toisaalta nesteiden sisällä, jäykkyyden puuttuessa, hiukkasilla ei ole muuta mahdollisuutta kuin liukua keskenään ja liikkua, kuten häiriöt ovat, ts.

Seurauksena on, että aallot ovat peräisin valtameren ja ilmakehän massojen keskeltä ovat pitkittäisiä, koska poikittaiset aallot vaativat riittävästi keinoja ominaisten kohtisuorien liikkeiden mahdollistamiseksi.

- Pitkittäiset aallot aiheuttavat paineen ja tiheyden vaihtelut keskellä, jonka kautta ne etenevät. Toisaalta poikittaiset aallot eivät vaikuta ympäristöön tällä tavalla.

Yhtäläisyydet pitkittäis- ja poikittaisten aaltojen välillä

Yleisesti niillä on samat osat: ajanjakso, amplitudi, taajuus, syklit, vaihe ja nopeus. Kaikilla aaltoilla on heijastus, taittuminen, diffraktio, häiriöt ja Doppler -vaikutus ja kuljetusenergia väliaineen läpi.

Jopa silloin, kun harjanteet ja laaksot erottuvat poikittaisesta aallosta, pitkittäisaallon kompressiot ovat analogisia harjanteiden ja laaksojen laajenemisen kanssa, niin että molemmat aallot myöntävät saman matemaattisen kuvauksen sini- tai sinimuotoisesta aallosta.

Esimerkkejä pitkittäisaalloista

Ääniaallot ovat tyypillisimpiä pitkittäisaallot ja ovat tutkituimpia, koska ne ovat viestinnän ja musiikillisen ilmaisun perusta, syyt niiden merkitykseen ihmisten elämässä. Lisäksi ääniaaltoilla on tärkeitä sovelluksia lääketieteessä, sekä diagnostisessa että hoidossa.

Ultraäänitekniikan tiedetään hyvin saavan lääketieteellisiä kuvia sekä munuaiskivien hoitoa, muun muassa. Ultraääni syntyy pietsosähköisellä kidellä, joka pystyy luomaan pitkittäispaine -aallon, kun sähkökenttä levitetään (se tuottaa myös virran, kun painetta kohdistetaan).

Voi palvella sinua: Darcy Law

Todella nähdä, mikä pitkittäinen aalto on, ei mitään parempaa kuin kierteiset jouset tai slindys. Pienen impulssin antaminen joelle on välitön tarkkailla, kuinka kompressiot ja laajennukset leviävät vuorotellen käännösten ajan.

- Seismiset aallot

Pitkittäiset aallot ovat myös osa seismisiä liikkeitä. Maanjäristykset koostuvat erityyppisistä aaltoista, joiden joukossa on aallot p tai ensisijainen ja aalto tai toissijainen. Ensimmäiset ovat pitkittäisiä, kun taas väliaineen toisissa hiukkasissa värisee poikittaissuunnassa aallon siirtymiseen.

Maanjäristyksissä on sekä pitkittäisiä aaltoja (ensisijaisia ​​aaltoja P) että poikittaisia ​​(toissijaisia ​​aaltoja) että muita tyyppejä, kuten Rayleight -aaltoja ja rakkautta, pinnallisia.

Itse asiassa pitkittäiset aallot ovat ainoat tiedossa olevat, ne voivat matkustaa maan keskustan läpi. Koska nämä liikkuvat vain nestemäisissä tai kaasumaisissa väliaineissa, tutkijat ajattelevat, että maan ydin koostuu pääasiassa valuraudasta.

- Sovellusharjoitus

P -aallot ja S -aallot, jotka on tuotettu maanjäristyksen aikana, kulkevat eri nopeuksille maan päällä, joten niiden saapumisajat maanjäristysasemille ovat erilaisia ​​(katso kuva 3). Tämän ansiosta on mahdollista määrittää etäisyys maanjäristyksen keskukseen kolmiomittauksella, käyttämällä kolme tai useampia asemia.

Kuva 3. Seismiset aallot P ja S saavuttavat seismografit eri aikoina, koska niiden nopeudet ovat erilaisia. Lähde: Wikimedia Commons.

Oletetaan v_P = 8 km/s on P -aaltojen nopeus, kun taas W -aaltojen nopeus on V_S = 5 km/s. P -aallot saapuvat 2 minuuttia ennen ensimmäisiä S -aaltoja. Kuinka laskea etäisyys keskuksesta?

Vastaus

Olla etäisyys keskuksen ja seismologisen aseman välillä. Toimitettujen tietojen kanssa on matka -aika t_P ja T_S jokaisesta aaltosta:

v_P = D/ t_P

v_S = D/ t_S

Ero on Δt = t_S - t_P-

Δt = d/ V_S - D/ V_P = D (1/ V_S  - 1/ V_P-A

D: n arvon tyhjentäminen:

 D = Δt / (1 / tilavuus_S  - 1/ V_P) = (ΔT . v_P. v_C ) /(V_P - v_C-A

Tietäen, että 2 minuuttia = 120 sekuntia ja muun arvojen korvaaminen:

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

Viitteet

1. Ero poikittais- ja pitkittäistuotteiden välillä. Toipunut: fysiikka.com.
2. Figueroa, D. 2005.Aallot ja kvanttifysiikka. Fyysinen sarja tiedettä ja tekniikkaa. Osa 7. Toimittanut Douglas Figueroa. Simon Bolivarin yliopisto. 1-58.
3. Infrasoninen ja ultraääni. Toipunut: LPI.Puh.rypäle.On
4. Rex, a. 2011. Fysiikan perusteet. Pearson. 263-286.
5. Russell, D. Pitkittäinen ja poikittainen aaltoliike. Toipunut: ACS.PSU.Edu.
6. Vesiaallot. Toipunut: Labman.Fyysinen.ukkaria.Edu.