Wie wirkt sich die Sonneneinstrahlung darauf aus? Sonnenstrahlung – was ist das? Gesamte Sonneneinstrahlung. Ultraviolette Strahlung und ihre Wirkung auf den menschlichen Körper

Längswelle– Dies ist eine Welle, bei deren Ausbreitung die Partikel des Mediums in Ausbreitungsrichtung der Welle verschoben werden (Abb. 1, a).

Die Ursache der Longitudinalwelle ist eine Druck-/Zugverformung, d.h. Widerstand des Mediums gegenüber Volumenänderungen. In Flüssigkeiten oder Gasen geht eine solche Verformung mit einer Verdünnung oder Verdichtung der Partikel des Mediums einher. Longitudinalwellen können sich in allen Medien ausbreiten – fest, flüssig und gasförmig.

Beispiele für Longitudinalwellen sind Wellen in einem elastischen Stab oder Schallwellen in Gasen.

Transversalwelle– Dies ist eine Welle, bei deren Ausbreitung die Partikel des Mediums in der Richtung senkrecht zur Ausbreitung der Welle verschoben werden (Abb. 1, b).

Die Ursache der Transversalwelle ist die Scherverformung einer Schicht des Mediums relativ zu einer anderen. Wenn sich eine Transversalwelle durch ein Medium ausbreitet, bilden sich Grate und Täler. Flüssigkeiten und Gase besitzen im Gegensatz zu Feststoffen keine Elastizität gegenüber der Schichtscherung, d.h. Widerstehen Sie der Formänderung nicht. Daher können sich Transversalwellen nur im Inneren ausbreiten Feststoffe.

Beispiele für Transversalwellen sind Wellen, die sich entlang eines gespannten Seils oder einer gespannten Schnur ausbreiten.

Wellen auf der Oberfläche einer Flüssigkeit verlaufen weder longitudinal noch transversal. Wenn Sie einen Schwimmer auf die Wasseroberfläche werfen, können Sie sehen, dass er sich auf einer kreisförmigen Bahn bewegt und auf den Wellen schwankt. Somit hat eine Welle auf der Oberfläche einer Flüssigkeit sowohl Quer- als auch Längskomponenten. Wellen können auch auf der Oberfläche einer Flüssigkeit auftreten spezieller Typ- sogenannt Oberflächenwellen . Sie entstehen durch Schwerkraft und Oberflächenspannung.

Abb.1. Längs (a) und quer (b) mechanische Wellen

Frage 30

Wellenlänge.

Jede Welle breitet sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit aus. Unter Wellengeschwindigkeit die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Störung verstehen. Beispielsweise führt ein Schlag auf das Ende einer Stahlstange zu einer lokalen Kompression in dieser, die sich dann mit einer Geschwindigkeit von etwa 5 km/s entlang der Stange ausbreitet.

Die Geschwindigkeit der Welle wird durch die Eigenschaften des Mediums bestimmt, in dem sich die Welle ausbreitet. Wenn eine Welle von einem Medium in ein anderes übergeht, ändert sich ihre Geschwindigkeit.

Neben der Geschwindigkeit wichtiges Merkmal Welle ist die Wellenlänge. Wellenlänge ist die Entfernung, über die sich eine Welle in einer Zeit ausbreitet, die der Schwingungsdauer in ihr entspricht.

Da die Geschwindigkeit einer Welle (für ein gegebenes Medium) ein konstanter Wert ist, ist die von der Welle zurückgelegte Strecke gleich dem Produkt aus Geschwindigkeit und Ausbreitungszeit. Auf diese Weise, Um die Wellenlänge zu ermitteln, müssen Sie die Geschwindigkeit der Welle mit der Schwingungsdauer in ihr multiplizieren:

v - Wellengeschwindigkeit; T ist die Schwingungsperiode der Welle; λ ( griechischer Brief„Lambda“) – Wellenlänge.

Indem wir die Richtung der Wellenausbreitung als Richtung der x-Achse wählen und mit y die Koordinate der in der Welle schwingenden Teilchen bezeichnen, können wir konstruieren Wellendiagramm. Ein Diagramm einer Sinuswelle (zu einem festen Zeitpunkt t) ist in Abbildung 45 dargestellt. Der Abstand zwischen benachbarten Wellenbergen (oder Wellentälern) in diesem Diagramm stimmt mit der Wellenlänge λ überein.

Formel (22.1) drückt die Beziehung zwischen der Wellenlänge und ihrer Geschwindigkeit und Periode aus. Wenn man bedenkt, dass die Schwingungsdauer einer Welle umgekehrt proportional zur Frequenz ist, d. h. T = 1/ν, können wir eine Formel erhalten, die die Beziehung zwischen der Wellenlänge und ihrer Geschwindigkeit und Frequenz ausdrückt:

Die resultierende Formel zeigt das Die Geschwindigkeit der Welle ist gleich dem Produkt aus der Wellenlänge und der Frequenz der darin enthaltenen Schwingungen.

Die Schwingungsfrequenz der Welle stimmt mit der Schwingungsfrequenz der Quelle überein (da die Schwingungen der Partikel des Mediums erzwungen werden) und hängt nicht von den Eigenschaften des Mediums ab, in dem sich die Welle ausbreitet. Wenn eine Welle von einem Medium in ein anderes übergeht, ändert sich ihre Frequenz nicht, nur die Geschwindigkeit und die Wellenlänge.

Frage 30.1

Wellengleichung

Um die Wellengleichung zu erhalten, also einen analytischen Ausdruck für eine Funktion zweier Variablen S = f(t, x) , Stellen wir uns vor, dass an irgendeinem Punkt im Weltraum etwas entsteht harmonische Schwingungen mit Kreisfrequenz w Und Anfangsphase, zur Vereinfachung gleich Null(siehe Abb. 8). Versatz an einem Punkt M: S m = A Sünde w t, Wo A- Amplitude. Da die Partikel des den Raum füllenden Mediums miteinander verbunden sind, entstehen Schwingungen von einem Punkt M entlang der Achse verteilen X mit Geschwindigkeit v. Nach einiger Zeit D T Sie erreichen den Punkt N. Liegt im Medium keine Dämpfung vor, so hat die Verschiebung an dieser Stelle die Form: S N = A Sünde w(t- D T), d.h. Schwingungen werden um die Zeit D verzögert T relativ zum Punkt M. Da wird dann ein beliebiges Segment ersetzt MN Koordinate X, wir bekommen Wellengleichung als.

Es gibt Longitudinal- und Transversalwellen. Die Welle heißt quer, wenn die Teilchen des Mediums in einer Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle schwingen (Abb. 15.3). Eine Transversalwelle breitet sich beispielsweise entlang einer horizontal gespannten Gummischnur aus, deren eines Ende fixiert und das andere Ende vertikal ausgerichtet ist oszillierende Bewegung.

Betrachten wir den Entstehungsprozess von Transversalwellen genauer. Nehmen wir eine Kugelkette als Modell einer echten Schnur ( materielle Punkte), verwandter Freund untereinander durch elastische Kräfte (Abb. 15.4, a). Abbildung 15.4 zeigt den Prozess der Scherwellenausbreitung und zeigt die Positionen der Kugeln in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen, die einem Viertel der Periode entsprechen.

IN Startmoment Zeit (t 0 = 0) alle Punkte befinden sich im Gleichgewichtszustand (Abb. 15.4, a). Dann verursachen wir eine Störung, indem wir Punkt 1 um einen Betrag A von der Gleichgewichtslage abweichen und der 1. Punkt beginnt zu schwingen, der 2. Punkt, elastisch mit dem 1. verbunden, kommt etwas später in Schwingbewegung, der 3. noch später usw. . Nach einem Viertel der Periode breiten sich die Schwingungen \(\Bigr(t_2 = \frac(T)(4) \Bigl)\) auf den 4. Punkt aus, der 1. Punkt hat Zeit, um von seiner Gleichgewichtslage abzuweichen maximale Entfernung, gleich der Amplitude der Schwingungen A (Abb. 15.4, b). Nach einer halben Periode kehrt der 1. Punkt, der sich nach unten bewegt, in die Gleichgewichtsposition zurück, der 4. weicht von der Gleichgewichtsposition um eine Distanz ab, die der Amplitude der Schwingungen A entspricht (Abb. 15.4, c), die Welle breitet sich bis zum 7. aus Punkt usw.

Zu der Zeit t 5 = T Der 1. Punkt durchläuft nach Abschluss einer vollständigen Schwingung die Gleichgewichtslage und die Schwingungsbewegung breitet sich bis zum 13. Punkt aus (Abb. 15.4, d). Alle Punkte vom 1. bis 13. sind so angeordnet, dass sie eine vollständige Welle bestehend aus bilden Depressionen Und Buckel.

Die Welle heißt längs, wenn die Teilchen des Mediums in Wellenausbreitungsrichtung schwingen (Abb. 15.5).

An einer langen weichen Feder kann eine Longitudinalwelle beobachtet werden großer Durchmesser. Wenn Sie eines der Enden der Quelle berühren, können Sie feststellen, wie sich aufeinanderfolgende Verdichtungen und Verdünnungen ihrer Windungen nacheinander über die gesamte Quelle ausbreiten. In Abbildung 15.6 zeigen die Punkte die Position der Federwindungen im Ruhezustand und dann die Positionen der Federwindungen in aufeinanderfolgenden Intervallen, die einem Viertel der Periode entsprechen.

Somit stellt die Longitudinalwelle im betrachteten Fall alternierende Kondensationen dar (Сг) und Verdünnung (Einmal) Federwindungen.

Die Art der Welle hängt von der Art der Verformung des Mediums ab. Longitudinalwellen entstehen durch Druck-Zug-Verformung, Transversalwellen durch Scherverformung. Daher ist in Gasen und Flüssigkeiten, in denen elastische Kräfte nur bei Kompression entstehen, die Ausbreitung von Transversalwellen unmöglich. In Festkörpern entstehen elastische Kräfte sowohl bei Zug (Spannung) als auch bei Scherung, sodass sich in ihnen sowohl Longitudinal- als auch Transversalwellen ausbreiten können.

Wie die Abbildungen 15.4 und 15.6 zeigen, sowohl quer als auch Longitudinalwellen Jeder Punkt des Mediums schwingt um seine Gleichgewichtslage und verschiebt sich von dieser um nicht mehr als eine Amplitude, und der Verformungszustand des Mediums wird von einem Punkt des Mediums auf einen anderen übertragen. Wichtiger Unterschied Der Unterschied zwischen elastischen Wellen in einem Medium und jeder anderen geordneten Bewegung seiner Teilchen besteht darin, dass die Ausbreitung von Wellen nicht mit der Übertragung von Materie im Medium verbunden ist.

Folglich werden bei der Wellenausbreitung Energie der elastischen Verformung und Impuls übertragen, ohne dass Materie übertragen wird. Wellenenergie herein elastisches Medium besteht aus kinetische Energie vibrierende Partikel und von potenzielle Energie elastische Verformung des Mediums.

Betrachten Sie zum Beispiel eine Longitudinalwelle in einer elastischen Feder. Zu einem bestimmten Zeitpunkt ist die kinetische Energie ungleichmäßig über die Feder verteilt, da einige Windungen der Feder zu diesem Zeitpunkt ruhen, während andere sich im Gegenteil mitbewegen maximale Geschwindigkeit. Das Gleiche gilt für die potentielle Energie, da in diesem Moment einige Elemente der Feder nicht verformt sind, während andere maximal verformt sind. Daher wird bei der Betrachtung der Wellenenergie eine Eigenschaft wie die Dichte \(\omega\) der kinetischen und potentiellen Energien (\(\omega=\frac(W)(V) \) - Energie pro Volumeneinheit) eingeführt. Die Wellenenergiedichte an jedem Punkt des Mediums bleibt nicht konstant, sondern ändert sich periodisch beim Durchgang der Welle: Die Energie breitet sich zusammen mit der Welle aus.

Jede Wellenquelle hat Energie W, die die Welle bei ihrer Ausbreitung auf die Teilchen des Mediums überträgt.

Intensität der Welle I zeigt an, wie viel Energie eine Welle durchschnittlich pro Zeiteinheit durch eine Einheitsfläche senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle überträgt.

Die SI-Einheit der Wellenintensität ist Watt pro Quadratmeter J/(m 2 \(\cdot\) c) = W/m 2

Die Energie und Intensität einer Welle sind direkt proportional zum Quadrat ihrer Amplitude \(~I \sim A^2\).

Literatur

Aksenovich L. A. Physik in weiterführende Schule: Theorie. Aufgaben. Tests: Lehrbuch. Zuschuss für Einrichtungen der Allgemeinbildung. Umwelt, Bildung / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyhavanne, 2004. - S. 425-428.

Wir alle kennen die Adjektive „längs“ und „quer“. Und wir kennen sie nicht nur, sondern nutzen sie auch aktiv Alltagsleben. Aber wenn es um Wellen geht, egal was – in Flüssigkeit, Luft, fester Materie oder was auch immer, tauchen oft eine Reihe von Fragen auf. Wenn der Durchschnittsmensch die Worte „Transversal- und Longitudinalwellen“ hört, stellt er sich normalerweise eine Sinuswelle vor. Tatsächlich sehen Schwingungsstörungen auf dem Wasser genau so aus Lebenserfahrung gibt genau so einen Hinweis. Tatsächlich ist die Welt komplexer und vielfältiger: Es gibt in ihr sowohl Longitudinal- als auch Transversalwellen.

Wenn in einem Medium (Feld, Gas, Flüssigkeit, Feststoff) Schwingungen auftreten, die Energie von einem Punkt zum anderen mit einer Geschwindigkeit übertragen, die von den Eigenschaften des Mediums selbst abhängt, werden sie Wellen genannt. Aufgrund der Tatsache, dass sich die Schwingungen nicht sofort ausbreiten, sind die Phasen der Welle gleich Startpunkt und je weiter sie sich von der Quelle entfernen, desto mehr unterscheiden sie sich. Wichtiger Punkt, woran man sich immer erinnern sollte: Wenn Energie durch Vibrationen übertragen wird, bewegen sich die Teilchen selbst, aus denen das Medium besteht, nicht, sondern bleiben in ihrer ausgeglichenen Position. Betrachtet man den Vorgang zudem genauer, wird deutlich, dass nicht einzelne Teilchen schwingen, sondern deren Gruppen, die in einer beliebigen Volumeneinheit konzentriert sind. Dies lässt sich am Beispiel eines gewöhnlichen Seils veranschaulichen: Wenn ein Ende fixiert ist und vom anderen Ende aus wellenartige Bewegungen (in einer beliebigen Ebene) ausgeführt werden, entstehen zwar Wellen, das Material des Seils wird jedoch nicht zerstört, was passieren würde wenn sich Teilchen in seiner Struktur bewegen.

Longitudinalwellen sind nur für gasförmige und flüssige Medien charakteristisch, Transversalwellen sind jedoch auch für Festkörper charakteristisch. Derzeit bestehende Klassifikation unterteilt alle Schwingungsstörungen in drei Gruppen: elektromagnetische, flüssige und elastische. Letztere sind, wie der Name schon vermuten lässt, elastischen (festen) Medien inhärent, weshalb sie manchmal als mechanisch bezeichnet werden.

Longitudinalwellen entstehen, wenn Partikel des Mediums entlang des Ausbreitungsvektors der Störung oszillieren. Ein Beispiel wäre ein Schlag auf das Ende eines Metallstabs mit einem dichten, massiven Gegenstand. sich ausbreiten senkrecht zum Vektor Schlagrichtung. Eine logische Frage: „Warum in Gasen und flüssige Medien Es können nur Longitudinalwellen entstehen“? Die Erklärung ist einfach: Der Grund dafür ist, dass sich die Teilchen, aus denen diese Medien bestehen, frei bewegen können, da sie im Gegensatz zu Festkörpern nicht starr fixiert sind. Jeweils, Querschwingungen sind grundsätzlich unmöglich.

Das Gesagte lässt sich etwas anders formulieren: Wenn sich in einem Medium die durch die Störung verursachte Verformung in Form von Scherung, Dehnung und Kompression äußert, dann wir reden über um einen festen Körper, für den sowohl Longitudinal- als auch Transversalwellen möglich sind. Wenn das Auftreten einer Verschiebung unmöglich ist, kann die Umgebung beliebig sein.

Von besonderem Interesse sind die Längsrichtungen (LEV). Obwohl theoretisch nichts das Auftreten solcher Schwingungen verhindern kann, offizielle Wissenschaft bestreitet ihre Existenz natürlichen Umgebung. Der Grund ist, wie immer, einfach: Die moderne Elektrodynamik basiert auf dem Prinzip, dass Elektromagnetische Wellen kann nur quer sein. Die Ablehnung einer solchen Weltanschauung wird die Notwendigkeit mit sich bringen, viele Grundüberzeugungen zu revidieren. Trotzdem gibt es viele Veröffentlichungen experimenteller Ergebnisse, die die Existenz von SEW praktisch beweisen. Und dies bedeutet indirekt die Entdeckung eines anderen Zustands der Materie, in dem tatsächlich eine Erzeugung möglich ist dieser Art Wellen

1. Sie wissen bereits, dass der Verteilungsprozess mechanische Schwingungen in der Umgebung, die sie nennen mechanische Welle.

Befestigen wir ein Ende der Kordel, dehnen es leicht und bewegen das freie Ende der Kordel nach oben und dann nach unten (oszillieren lassen). Wir werden sehen, dass eine Welle entlang der Schnur „läuft“ (Abb. 84). Teile der Schnur sind träge, daher verschieben sie sich relativ zur Gleichgewichtsposition nicht gleichzeitig, sondern mit einer gewissen Verzögerung. Allmählich beginnen alle Abschnitte des Kabels zu vibrieren. Über ihm breitet sich eine Schwingung aus, das heißt, es wird eine Welle beobachtet.

Wenn man die Ausbreitung von Schwingungen entlang der Schnur analysiert, kann man feststellen, dass die Welle in horizontaler Richtung „läuft“ und die Teilchen in vertikaler Richtung schwingen.

Als transversal werden Wellen bezeichnet, deren Ausbreitungsrichtung senkrecht zur Schwingungsrichtung der Teilchen des Mediums verläuft.

Querwellen stellen einen Wechsel dar Buckel Und Depressionen.

Neben Transversalwellen können auch Longitudinalwellen existieren.

Wellen, deren Ausbreitungsrichtung mit der Schwingungsrichtung der Teilchen des Mediums übereinstimmt, werden als Longitudinalwellen bezeichnet.

Befestigen wir ein Ende einer langen, an Fäden aufgehängten Feder und schlagen wir auf das andere Ende. Wir werden sehen, wie die Verdichtung der Windungen, die am Ende der Feder entsteht, an ihr entlang „läuft“ (Abb. 85). Bewegung entsteht Verdickungen Und Verdünnung.

2. Bei der Analyse des Entstehungsprozesses von Transversal- und Longitudinalwellen lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen:

- Mechanische Wellen entstehen aufgrund der Trägheit der Partikel des Mediums und der Wechselwirkung zwischen ihnen, die sich in der Existenz elastischer Kräfte manifestieren;

- jedes Teilchen des Mediums leistet erzwungene Schwingungen, das gleiche wie das erste Teilchen, das in Schwingung gebracht wurde; Die Schwingungsfrequenz aller Teilchen ist gleich und gleich der Frequenz der Schwingungsquelle;

- die Schwingung jedes Teilchens erfolgt mit einer Verzögerung, die auf seine Trägheit zurückzuführen ist; Diese Verzögerung ist umso größer, je weiter das Teilchen von der Schwingungsquelle entfernt ist.

Wichtiges Eigentum Wellenbewegung ist, dass mit der Welle keine Substanz übertragen wird. Dies ist leicht zu überprüfen. Wenn Sie Korkstücke auf die Wasseroberfläche werfen und eine Wellenbewegung erzeugen, werden Sie sehen, dass die Wellen an der Wasseroberfläche „laufen“. Die Korkstücke steigen am Wellenkamm auf und fallen am Wellental herunter.

3. Betrachten wir das Medium, in dem sich Longitudinal- und Transversalwellen ausbreiten.

Die Ausbreitung von Longitudinalwellen geht mit einer Volumenänderung des Körpers einher. Sie können sich sowohl in fester als auch in flüssiger Form ausbreiten gasförmige Körper, da in all diesen Körpern bei einer Volumenänderung elastische Kräfte entstehen.

Die Ausbreitung von Transversalwellen ist hauptsächlich mit Veränderungen der Körperform verbunden. In Gasen und Flüssigkeiten treten bei Formänderungen keine elastischen Kräfte auf, so dass sich in ihnen keine Transversalwellen ausbreiten können. Transversalwellen breiten sich nur in Festkörpern aus.

Ein Beispiel für Wellenbewegungen in einem Festkörper ist die Ausbreitung von Schwingungen bei Erdbeben. Sowohl Longitudinal- als auch Transversalwellen breiten sich vom Zentrum des Erdbebens aus aus. Eine seismische Station empfängt zuerst Longitudinalwellen und dann Transversalwellen, da deren Geschwindigkeit geringer ist. Wenn die Geschwindigkeiten der Transversal- und Longitudinalwellen bekannt sind und der Zeitabstand zwischen ihrem Eintreffen gemessen wird, kann die Entfernung vom Zentrum des Erdbebens zur Station bestimmt werden.

4. Sie sind bereits mit dem Konzept der Wellenlänge vertraut. Erinnern wir uns an ihn.

Die Wellenlänge ist die Entfernung, über die sich die Welle in einer Zeit ausbreitet, die der Schwingungsperiode entspricht.

Wir können auch sagen, dass die Wellenlänge der Abstand zwischen den beiden nächstgelegenen Buckeln oder Tälern der Transversalwelle ist (Abb. 86, A) oder der Abstand zwischen den beiden nächstgelegenen Verdichtungen oder Verdünnungen der Longitudinalwelle (Abb. 86, B).

Die Wellenlänge wird mit dem Buchstaben l bezeichnet und in gemessen Meter(M).

5. Wenn Sie die Wellenlänge kennen, können Sie ihre Geschwindigkeit bestimmen.

Unter Wellengeschwindigkeit versteht man die Geschwindigkeit der Bewegung eines Wellenbergs oder -tals bei einer Transversalwelle, einer Verdickung oder Verdünnung bei einer Longitudinalwelle .

Wie Beobachtungen zeigen, hängt bei gleicher Frequenz die Wellengeschwindigkeit und damit die Wellenlänge vom Medium ab, in dem sie sich ausbreiten. Tabelle 15 zeigt die Schallgeschwindigkeit in verschiedene Umgebungen bei unterschiedlichen Temperaturen. Die Tabelle zeigt, dass in Festkörpern die Schallgeschwindigkeit größer ist als in Flüssigkeiten und Gasen und in Flüssigkeiten größer als in Gasen. Dies liegt daran, dass die Moleküle in Flüssigkeiten und Feststoffen angeordnet sind engerer Freund zueinander als in Gasen und interagieren stärker.

Tabelle 15

Die relativ hohe Schallgeschwindigkeit in Helium und Wasserstoff erklärt sich dadurch, dass die Masse der Moleküle dieser Gase geringer ist als die anderer Gase und sie dementsprechend eine geringere Trägheit aufweisen.

Die Geschwindigkeit der Wellen hängt auch von der Temperatur ab. Insbesondere ist die Schallgeschwindigkeit umso höher, je höher die Lufttemperatur ist. Der Grund dafür ist, dass mit steigender Temperatur die Beweglichkeit der Partikel zunimmt.

Fragen zum Selbsttest

1. Was nennt man mechanische Welle?

2. Welche Welle heißt transversal? längs?

3. Was sind die Merkmale der Wellenbewegung?

4. In welchen Medien breiten sich Longitudinalwellen und in welchen Transversalwellen aus? Warum?

5. Wie heißt die Wellenlänge?

6. Wie hängt die Wellengeschwindigkeit mit der Wellenlänge und der Schwingungsperiode zusammen? Mit Wellenlänge und Schwingungsfrequenz?

7. Wovon hängt die Geschwindigkeit einer Welle bei konstanter Schwingungsfrequenz ab?

Aufgabe 27

1. Die Transversalwelle bewegt sich nach links (Abb. 87). Bestimmen Sie die Richtung der Partikelbewegung A in dieser Welle.

2 * . Findet während der Wellenbewegung eine Energieübertragung statt? Erkläre deine Antwort.

3. Wie groß ist der Abstand zwischen Punkten? A Und B; A Und C; A Und D; A Und E; A Und F; B Und F Transversalwelle (Abb. 88)?

4. Abbildung 89 zeigt die momentane Position der Partikel des Mediums und die Richtung ihrer Bewegung in der Transversalwelle. Zeichnen Sie die Position dieser Partikel ein und geben Sie in Abständen von gleich die Richtung ihrer Bewegung an T/4, T/2, 3T/4 und T.

5. Wie groß ist die Schallgeschwindigkeit in Kupfer, wenn die Wellenlänge 11,8 m bei einer Schwingungsfrequenz von 400 Hz beträgt?

6. Ein Boot schaukelt auf Wellen, die sich mit einer Geschwindigkeit von 1,5 m/s bewegen. Der Abstand zwischen den beiden nächstgelegenen Wellenbergen beträgt 6 m. Bestimmen Sie die Schwingungsdauer des Bootes.

7. Bestimmen Sie die Frequenz eines Vibrators, der in Wasser bei 25 °C Wellen von 15 m Länge erzeugt.

Der oszillierende Körper befinde sich in einem Medium, in dem alle Teilchen miteinander verbunden sind. Die damit in Kontakt kommenden Partikel des Mediums beginnen zu vibrieren, wodurch in den an diesen Körper angrenzenden Bereichen des Mediums periodische Verformungen (z. B. Druck und Zug) auftreten. Bei Verformungen treten im Medium elastische Kräfte auf, die dazu neigen, die Partikel des Mediums wieder in ihren ursprünglichen Gleichgewichtszustand zu versetzen.

Daher breiten sich periodische Verformungen, die an einer Stelle in einem elastischen Medium auftreten, abhängig von den Eigenschaften des Mediums mit einer bestimmten Geschwindigkeit aus. In diesem Fall werden die Partikel des Mediums nicht von der Welle in die Welle hineingezogen. Vorwärtsbewegung, sondern führen oszillierende Bewegungen um ihre Gleichgewichtspositionen aus; nur elastische Verformung wird von einem Teil des Mediums auf einen anderen übertragen.

Der Prozess der Ausbreitung einer Schwingungsbewegung in einem Medium wird aufgerufen Wellenprozess oder einfach Welle. Manchmal wird diese Welle elastisch genannt, weil sie durch die elastischen Eigenschaften des Mediums verursacht wird.

Abhängig von der Richtung der Teilchenschwingungen relativ zur Wellenausbreitungsrichtung werden Longitudinal- und Transversalwellen unterschieden.Interaktive Demonstration von Transversal- und Longitudinalwellen

Längswelle – Dabei handelt es sich um eine Welle, bei der Teilchen des Mediums entlang der Ausbreitungsrichtung der Welle schwingen.

An einer langen weichen Feder mit großem Durchmesser kann eine Longitudinalwelle beobachtet werden. Wenn Sie eines der Enden der Quelle berühren, können Sie feststellen, wie sich aufeinanderfolgende Verdichtungen und Verdünnungen ihrer Windungen nacheinander über die gesamte Quelle ausbreiten. In der Abbildung zeigen die Punkte die Position der Federwindungen im Ruhezustand und dann die Positionen der Federwindungen in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen, die einem Viertel der Periode entsprechen.

Transversalwelle - Dabei handelt es sich um eine Welle, bei der die Teilchen des Mediums in Richtungen senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle schwingen.

Betrachten wir den Entstehungsprozess von Transversalwellen genauer. Nehmen wir als Modell einer echten Schnur eine Kette von Kugeln (Materialpunkten), die durch elastische Kräfte miteinander verbunden sind. Die Abbildung zeigt den Ausbreitungsprozess einer Transversalwelle und zeigt die Positionen der Kugeln in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen, die einem Viertel der Periode entsprechen.

Im ersten Moment der Zeit (t 0 = 0) Alle Punkte befinden sich im Gleichgewichtszustand. Dann verursachen wir eine Störung, indem wir Punkt 1 um einen Betrag A von der Gleichgewichtslage abweichen und der 1. Punkt beginnt zu schwingen, der 2. Punkt, elastisch mit dem 1. verbunden, kommt etwas später in Schwingbewegung, der 3. noch später usw. . Nach einem Viertel der Schwingungsperiode ( T 2 = T 4 ) bis zum 4. Punkt ausbreitet, hat der 1. Punkt Zeit, von seiner Gleichgewichtsposition um einen maximalen Abstand abzuweichen, der der Schwingungsamplitude A entspricht. Nach einer halben Periode kehrt der 1. Punkt bei einer Abwärtsbewegung in die Gleichgewichtsposition zurück 4. weicht von der Gleichgewichtslage um eine Strecke ab, die der Amplitude der Schwingungen A entspricht, die Welle hat sich zum 7. Punkt ausgebreitet usw.

Zu der Zeit t 5 = T Der 1. Punkt durchläuft nach vollständiger Schwingung die Gleichgewichtslage und die Schwingbewegung breitet sich bis zum 13. Punkt aus. Alle Punkte vom 1. bis 13. sind so angeordnet, dass sie eine vollständige Welle bestehend aus bilden Depressionen Und Grat

Demonstration der Scherwellenausbreitung

Die Art der Welle hängt von der Art der Verformung des Mediums ab. Longitudinalwellen entstehen durch Druck-Zug-Verformung, Transversalwellen durch Scherverformung. Daher ist in Gasen und Flüssigkeiten, in denen elastische Kräfte nur bei Kompression entstehen, die Ausbreitung von Transversalwellen unmöglich. In Festkörpern entstehen elastische Kräfte sowohl bei Kompression (Zug) als auch bei Scherung, daher können sich in ihnen sowohl Longitudinal- als auch Transversalwellen ausbreiten.

Wie die Abbildungen zeigen, schwingt sowohl bei Transversal- als auch bei Longitudinalwellen jeder Punkt des Mediums um seine Gleichgewichtsposition und verschiebt sich von dieser um nicht mehr als eine Amplitude, und der Verformungszustand des Mediums wird von einem Punkt des Mediums auf übertragen ein anderer. Ein wichtiger Unterschied zwischen elastischen Wellen in einem Medium und jeder anderen geordneten Bewegung seiner Teilchen besteht darin, dass die Ausbreitung von Wellen nicht mit der Übertragung von Materie im Medium verbunden ist.