Longitudinella vågor, skillnader, exempel

De längsgående vågor De manifesterar sig i materiella medel där partiklarna oscillerar parallellt med den riktning som vågen rör sig. som kommer att uppskattas i följande bilder. Detta är dess distinkta egenskap.

Ljudvågor, vissa vågor som visas under en jordbävning och de som förekommer i en Slinkig Eller våren när en liten impuls tilldelas i samma riktning av dess axel, är de bra exempel på denna typ av vågor.

Figur 1. Ljud är en longitudinell våg som ger successiva kompressioner och utvidgningar i luften. Källa: Wikimedia Commons. Pluke [CC0]

Ljudet inträffar när ett objekt görs vibrat (som fingerplattan i figuren, ett musikinstrument eller helt enkelt vokalsträngarna) i ett medium som kan överföra störningen genom vibrationer i dess molekyler. Luften är tillräckligt med medel, men också vätskor och fasta ämnen är.

Störningen modifierar upprepade gånger mediets tryck och densitet. På detta sätt producerar vågen kompressioner och utvidgningar (sällsynta funktioner) i mediets molekyler, eftersom energi förflyttas med en viss hastighet v.

Dessa förändringar i trycket uppfattas av örat genom vibrationerna i trumhinnan, att det nervösa nätverket är ansvarigt för att omvandla små elektriska strömmar. När han når hjärnan tolkar han dem som ljud.

I en longitudinell våg kallas mönstret som kontinuerligt upprepas cykel, Och dess varaktighet är period av vågen. Det finns också amplitud, vilket är den maximala intensiteten och som mäts enligt den storlek som tas som referens, när det gäller ljud kan det vara variationen i trycket i mediet.

En annan viktig parameter är våglängd: Avståndet mellan två kompressioner eller på varandra följande utvidgningar, se figur 1. I det internationella systemet mäts våglängden i meter. Äntligen finns det hans fart (i meter /sekund för det internationella systemet), vilket indikerar hur snabbt energin sprids.

[TOC]

Hur är de längsgående vågorna i havsvågorna?

I en vattenlevande kropp produceras vågor av flera orsaker (tryckförändringar, vindar, gravitationsinteraktioner med andra stjärnor). På detta sätt kan havsvågor klassificeras som:

- Vindvågor

Kan tjäna dig: ömsesidig induktans: formel/koefficient, applikationer, övningar

- Tidvatten

- Tsunamier

Beskrivningen av dessa vågor är ganska komplex. Generellt sett rör sig vågorna i djupt vatten i längdriktningen, vilket producerar kompressioner och periodiska utvidgningar av mediet, såsom beskrivs i början.

Men på havsytan är saker lite annorlunda, eftersom samtalen dominerar där ytliga vågor, som kombinerar egenskaper hos longitudinella vågor och tvärgående vågor. Därför skiljer sig vågor som rör sig i djupet av vattenmiljön mycket från de som gör det ytligt.

En trä som flyter på den marina ytan har en slags gunga eller mjuk rotationsrörelse. När vågorna bryts på kusten är faktiskt de längsgående komponenterna i vågen som dominerar, och när träet svarar på rörelsen av vattenmolekylerna som omger den, observeras det också att komma och gå på ytan.

figur 2. Havsvågorna på ytan är vågor som delvis har longitudinella och partiella vågegenskaper. Källa: Källa: Vargklo på In.Wikipedia [CC BY-SA 3.0 (http: // Creativecommons.Org/licenser/BY-SA/3.0/]]

Förhållandet mellan djup och våglängd

De faktorer som bestämmer vilken typ av våg som inträffar är: vattendjupet och våglängden för den marina vågen.  Om det är på en given djup i djupet vid en given punkt kallas det d, Och vågens längd är λ, vågorna går från longitudinell till ytlig när:

d < λ/2

På ytan förvärvar vattenmolekylerna rotationsrörelser som förlorar när djupet ökar. Gnidningen av vatten med bakgrunden gör att dessa banor blir elliptiska, som visas i figur 2.

På stränderna är vattnet nära stranden mer rastlösa eftersom det bryter vågorna, vattenpartiklarna bromsar i botten och detta gör att mer vatten ackumuleras i åsarna. I djupare vatten istället uppfattas det när vågorna är mjukade.

När D >> λ/2  De har djupa vattenvågor eller Korta vågor, Cirkulära eller elliptiska banor minskar i storlek och längsgående vågor dominerar. Och om d << λ/2  Vågorna är ytvatten eller långa vågor.

Skillnader med korsvågor

Både längsgående och tvärgående vågor faller inom kategorin Mekaniska vågor, som kräver ett materialmedium för förökning.

Kan tjäna dig: elektromotivkraft

Den största skillnaden mellan dem nämndes i början: i de tvärgående vågorna rör sig partiklarna i medium som rör sig vinkelrätt till förbränningsriktningen, medan de i de längsgående de svänger i samma riktning följt av störningen av störningen. Men det finns mer distinkta egenskaper:

Fler skillnader mellan tvärgående och längsgående vågor

- I en tvärvåg kännetecknas åsar och dalar, vilket i de längsgående är lika med kompressioner och utvidgningar.

- En annan skillnad är att longitudinella vågor inte är polariserade eftersom riktningen för våghastigheten är densamma som rörelsen av oscillerande partiklar.

- Transversala vågor kan spridas i alla medium och till och med tomma, såsom elektromagnetiska vågor. Å andra sidan inuti vätskorna, som saknar styvhet, har partiklarna ingen annan möjlighet än att glida med varandra och röra sig som störningen gör, det vill säga längsgående.

Som en följd av detta är vågorna sitt ursprung i mitten av de oceaniska och atmosfäriska massorna longitudinella, eftersom tvärgående vågor kräver tillräckliga medel för att möjliggöra karakteristiska vinkelräta rörelser.

- Longitudinella vågor orsakar tryck- och densitetsvariationer i mitten genom vilka de förökas. Å andra sidan påverkar inte tvärgående vågor miljön på detta sätt.

Likheter mellan longitudinella och tvärgående vågor

Gemensamt har de samma delar: period, amplitud, frekvens, cykler, fas och hastighet. Alla vågor upplever reflektion, brytning, diffraktion, störningar och dopplereffekt och transportenergi genom mediet.

Även när åsarna och dalarna är utmärkande för en tvärgående våg, är kompressionerna i den longitudinella vågen analoga med åsarna och utvidgningarna till dalarna, så att båda vågorna medger samma matematiska beskrivning av sinus eller sinusformad våg.

Exempel på longitudinella vågor

Ljudvågor är de mest typiska longitudinella vågorna och är bland de mest studerade, eftersom de är grunden för kommunikation och musikaliska uttryck, skäl till deras betydelse i människors liv. Dessutom har ljudvågor viktiga tillämpningar inom medicin, både diagnostisk och behandling.

Ultraljudstekniken är välkänd för att få medicinska bilder, liksom för behandling av njursten, bland andra applikationer. Ultraljud genereras av en piezoelektrisk kristall som kan skapa en longitudinell tryckvåg när ett elektriskt fält appliceras (det producerar också en ström när trycket appliceras).

Kan tjäna dig: Darcy Law

För att verkligen se vad en longitudinell våg är, inget bättre än de spiralfjädrade eller slinkys. Att ge en liten impuls till våren är det omedelbart att observera hur kompressioner och utvidgningar sprider sig växelvis under svängen.

- Seismiska vågor

Longitudinella vågor är också en del av seismiska rörelser. Jordbävningarna består av olika typer av vågor, bland vilka är vågor p eller primär och vågor eller sekundär. De första är longitudinella, medan i de andra partiklarna i mediet vibrerar i tvärriktningen till vågens förskjutning.

I jordbävningar finns det både längsgående vågor (primära vågor P) och tvärgående (sekundära vågor) och andra typer, såsom Rayleight -vågor och kärlek, ytlig.

I själva verket är längsgående vågor de enda som är kända, de kan resa genom jordens centrum. Eftersom dessa bara rör sig i flytande eller gasformiga medier, tror forskare att jordens kärna huvudsakligen består av gjutjärn.

- Appliceringsövning

P -vågor och S -vågor som produceras under en jordbävningsresor till olika hastigheter på jorden, så deras ankomsttider till jordbävningsstationerna är olika (se figur 3). Tack vare detta är det möjligt att bestämma avståndet till jordbävningens epicering, genom triangulering, med tre eller flera stationer data.

Figur 3. De seismiska vågorna p och s når seismografer med olika tider, eftersom deras hastigheter är olika. Källa: Wikimedia Commons.

Anta_P = 8 km/s är hastigheten på p -vågor, medan hastigheten på W -vågorna är v_S = 5 km/s. P -vågorna anländer 2 minuter före de första S -vågorna. Hur man beräknar avståndet från epicentret?

Svar

Vara avståndet mellan episentret och den seismologiska stationen. Med de uppgifter som tillhandahålls är restiden t_P och t_S av varje våg:

v_P = D/ t_P

v_S = D/ t_S

Skillnaden är Δt = t_S - t_P:

ΔT = D/ V_S - D/ v_P = D (1/ V_S  - 1/ v_P)

Rensa värdet på D:

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

Att veta att 2 minuter = 120 sekunder och ersätter resten av värdena:

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

Referenser

1. Skillnaden mellan tvärgående och längsgående vågor. Återhämtat sig från: physicsbout.com.
2. Figueroa, D. 2005.Vågor och kvantfysik. Fysisk serie för vetenskap och teknik. Volym 7. Redigerad av Douglas Figueroa. Simon Bolivar University. 1-58.
3. Infrasonisk och ultraljud. Återhämtat sig från: LPI.Tel.druva.är
4. Rex, a. 2011. Fysikens grunder. Pearson. 263-286.
5. Russell, D. Longitudinell och tvärgående vågrörelse. Återhämtat sig från: ACS.Psu.Edu.
6. Vattenvågor. Återhämtat sig från: Labman.Fysik.utk.Edu.