vibrații mecanice rezultate din orice punct dintr-un mediu elastic, transferat la alte puncte, deplasând-le din pozițiile lor de echilibru. Procesul de propagare a vibrațiilor într-un mediu numit un val mecanic. In acest oscilant particulele nu se deplasează cu procesul de undă de înmulțire și oscileze cu privire la pozițiile lor de echilibru. Longitudinale Particulele undei de oscilație are loc în direcția de propagare a undei, și acestea sunt perpendiculare pe direcția transversală de propagare a oscilațiilor. valuri longitudinale sau transversale determinate de proprietățile elastice ale mediului. Lichidele și gazele sunt distribuite numai unde mecanice longitudinale, deoarece ele nu apar forță elastică care tinde să se întoarcă stratul mutat în starea de echilibru. Solidele pot fi supuse atât unde mecanice longitudinale și transversale.
Sub viteza de propagare a undei (viteza sunetului) realizează viteza de fază, adică viteza de propagare a acestei faze oscilație, de exemplu, punctul de deplasare maximă. Luarea în considerare a dinamicii procesului de undă oferă o expresie teoretică pentru viteza de fază a diferitelor valuri. Astfel, pentru viteza undei longitudinale este invers proporțională cu rădăcina pătrată a coeficientului de elasticitate al mediului și densitatea acestuia:
Expresia aproximativă poate fi înlocuită cu următorul text:
în cazul în care - modulul lui Young al mediului.
Distanța de la care această fază oscilație se extinde pe o perioadă numită lungimea de undă. Acesta poate fi definit ca fiind distanța cea mai scurtă dintre două puncte, oscilând în aceleași faze.
Viteza de fază și lungimea de undă sunt legate de expresia simplă:
în care: - perioada unei surse de oscilații și puncte medii.
în cazul în care - frecvența de oscilație.
Din aceste expresii este posibil să se determine experimental viteza de fază a undei. Pentru aceasta este necesar să se măsoare lungimea de undă și frecvența sau perioada de oscilație.
Decalajul puncte val de călătorie este o funcție de coordonatele și timp. Ecuația plan armonic cursiva de înmulțire în direcția pozitivă, are forma:
în care - amplitudinea de oscilație; - frecvența circulară :; - numărul de undă:
La aplicarea celor două valuri plane contra călătoresc cu aceleași valuri de amplitudine în picioare, cu keypoints de deplasare-noduri și ventrele.
ecuația de undă staționară poate fi obținută dacă ori laturile din stânga și din dreapta ale celor două ecuații:
în care: - puncte ale liniei offset, și - invers sau undei reflectate de un obstacol. Următoarea expresie:
Deci, muta peste punctul de timp în unda staționară.
Multiplicatorul indică faptul că punctele medii apar oscilații de aceeași frecvență ca valurile counterpropagating.
modul de multiplicare care este independent de timp, numit amplitudinea oscilațiilor rezultat. După cum se poate observa, depinde de coordonatele punctului.
La unele puncte amplitudinea undei staționare este suma amplitudinile oscilațiilor de ambii termeni. Acestea sunt numite ventrele. Coordonatele pot fi găsite din condiția:
la aceste puncte. Coordonate ventrele:
În nodurile amplitudinea oscilațiilor rezultată este întotdeauna zero. Condiția pentru formarea de noduri:
aici puteți găsi coordonatele nodurilor:
Este ușor de arătat că distanța dintre două ventrele adiacente sau noduri ale undei staționare este egală cu jumătate din lungimea de undă:
si nod distanta de la cel mai apropiat grija de ventru.
Această circumstanță permite determinarea experimental lungimea de undă, iar apoi viteza sa din expresia (42) și (43). Pentru a face acest lucru, aveți nevoie pentru a face ventru vizibile sau audibil undei staționare.
Undele permanent sunt de obicei formate prin interferența de deplasare înainte și reflectate valuri. La reflectarea de delimitare poate fi un nod sau ventru, în funcție de raportul de densitate medie. Dacă mediul din care se produce mai dens decât mediul în care unda se propagă la nodul de interfață se obține reflexia; în caz contrar - ventru.
Luați în considerare două cazuri de formare a undelor staționare, care sunt utilizate în această lucrare.- Să fie un tub închis la un capăt. În cazul în care deschiderea de a aduce sursa de sunet, coloana de aer prezentă în conductă, orice fluctuație cu sursa de frecvență.
Ori de câte ori frecvența oscilațiilor forțate va fi aproape la fel ca și frecvența naturală a coloanei de aer, va exista un fenomen de rezonanță. frecvențele naturale de oscilație a coloanei de aer definită prin lungimea sa și viteza sunetului în aer. Calculele teoretice indică faptul că frecvența naturală a coloanei de aer, în cazul în care raza mică sale în raport cu lungimea poate fi calculată după cum urmează:
Schematic, un val de picioare poate fi reprezentat după cum urmează:
Dacă frecvența sursei de oscilație este constantă, fenomenul de rezonanță are loc cu o schimbare lină a lungimii coloanei de aer de fiecare dată când este introdus pe lungimea unui număr impar de lungimi de undă trimestru:
Dacă în corpul de un capăt liber, iar celălalt este fixat, pentru formarea undelor stationare elastice necesare pentru a se potrivi pe lungimea numărul său impar de lungimi de undă trimestru.
Noi folosim tija de alamă fixată în mijloc. În loc de fixare este un nod val în picioare, iar la sfârșitul anului - ventru. În cazul în care excita pas oscilații pe lungimea tijei să păstreze în termen de o jumătate de undă, iar lungimea de undă este egală cu de două ori lungimea :.