Maiisip mo kung ano ang mga mekanikal na alon sa pamamagitan ng paghagis ng bato sa tubig. Ang mga bilog na lumilitaw dito at mga alternating trough at tagaytay ay isang halimbawa ng mga mekanikal na alon. Ano ang kanilang kakanyahan? Ang mga mekanikal na alon ay ang proseso ng pagpapalaganap ng vibration sa elastic media.
Mga alon sa mga likidong ibabaw
Ang ganitong mga mekanikal na alon ay umiiral dahil sa impluwensya ng intermolecular na pwersa at gravity sa mga particle ng isang likido. Matagal nang pinag-aaralan ng mga tao ang hindi pangkaraniwang bagay na ito. Ang pinaka-kapansin-pansin ay ang karagatan at mga alon ng dagat. Habang tumataas ang bilis ng hangin, nagbabago sila at tumataas ang kanilang taas. Ang hugis ng mga alon mismo ay nagiging mas kumplikado. Sa karagatan, maaari nilang maabot ang nakakatakot na sukat. Ang isa sa pinakamalinaw na halimbawa ng puwersa ay ang tsunami na tinatangay ang lahat ng nasa daan nito.
Enerhiya ng alon sa dagat at karagatan
Pagdating sa baybayin, tumataas ang alon ng dagat na may matinding pagbabago sa lalim. Minsan umabot sila sa taas na ilang metro. Sa ganitong mga sandali, ang kinetic energy ng isang napakalaking masa ng tubig ay inililipat sa mga hadlang sa baybayin, na mabilis na nawasak sa ilalim ng impluwensya nito. Ang lakas ng pag-surf kung minsan ay umaabot sa napakagandang halaga.
Mga nababanat na alon
Sa mechanics, hindi lamang vibrations sa ibabaw ng likido ang pinag-aaralan, kundi pati na rin ang tinatawag na elastic waves. Ang mga ito ay mga kaguluhan na nagpapalaganap sa iba't ibang media sa ilalim ng pagkilos ng mga nababanat na pwersa sa kanila. Ang nasabing perturbation ay anumang paglihis ng mga particle ng isang naibigay na medium mula sa posisyon ng equilibrium. Ang isang magandang halimbawa ng mga nababanat na alon ay isang mahabang lubid o goma na tubo na nakakabit sa isang bagay sa isang dulo. Kung hilahin mo ito ng mahigpit, at pagkatapos ay lumikha ng isang kaguluhan sa kanyang pangalawang (hindi maayos) na dulo na may isang lateral na matalim na paggalaw, makikita mo kung paano ito "tumatakbo" sa buong haba ng lubid hanggang sa suporta at makikita ito pabalik.
Pinagmulan ng mga mekanikal na alon
Ang paunang perturbation ay humahantong sa paglitaw ng alon sa medium. Ito ay sanhi ng pagkilos ng ilang dayuhang katawan, na sa pisika ay tinatawag na pinagmulan ng alon. Ito ay maaaring kamay ng isang taong nag-iindayog ng isang lubid, o isang maliit na bato na itinapon sa tubig. Sa kaso kapag ang pagkilos ng pinagmulan ay panandalian, ang isang solong alon ay madalas na lumilitaw sa medium. Kapag ang "disturber" ay gumawa ng mahabang oscillatory na paggalaw, ang mga alon ay magsisimulang lumitaw nang sunud-sunod.
Mga kundisyon para sa paglitaw ng mga mekanikal na alon
Ang ganitong uri ng oscillation ay hindi palaging nabubuo. Ang isang kinakailangang kondisyon para sa kanilang hitsura ay ang paglitaw sa sandali ng kaguluhan ng daluyan ng mga puwersa na pumipigil dito, sa partikular, pagkalastiko. May posibilidad nilang ilapit ang magkalapit na mga particle kapag naghiwalay sila, at itinutulak ang mga ito palayo sa isa't isa kapag lumalapit sila sa isa't isa. Nababanat na pwersa na kumikilos sa malayo mula sapinagmumulan ng kaguluhan ng maliit na butil, magsimulang alisin ang mga ito sa balanse. Sa paglipas ng panahon, ang lahat ng mga particle ng medium ay kasangkot sa isang oscillatory motion. Ang pagpapalaganap ng naturang mga oscillation ay ang alon.
Mga mekanikal na alon sa isang elastic na daluyan
Sa isang elastic wave, mayroong 2 uri ng paggalaw nang sabay-sabay: particle oscillations at perturbation propagation. Ang longitudinal wave ay isang mekanikal na alon na ang mga particle ay nag-o-ocillate sa direksyon ng pagpapalaganap nito. Ang transverse wave ay isang alon na ang mga medium na particle ay nag-oocillate sa direksyon ng pagpapalaganap nito.
Mga katangian ng mga mekanikal na alon
Ang mga perturbation sa isang longitudinal wave ay rarefaction at compression, at sa isang transverse wave ang mga ito ay shifts (displacements) ng ilang layer ng medium na may kaugnayan sa iba. Ang pagpapapangit ng compression ay sinamahan ng hitsura ng mga nababanat na puwersa. Sa kasong ito, ang pagpapapangit ng paggugupit ay nauugnay sa hitsura ng mga nababanat na puwersa na eksklusibo sa mga solido. Sa gaseous at liquid media, ang paglilipat ng mga layer ng media na ito ay hindi sinamahan ng paglitaw ng nabanggit na puwersa. Dahil sa kanilang mga katangian, ang mga longitudinal wave ay maaaring magpalaganap sa anumang media, habang ang mga transverse wave ay maaari lamang magpalaganap sa mga solido.
Mga tampok ng alon sa ibabaw ng mga likido
Ang mga alon sa ibabaw ng isang likido ay hindi longitudinal o nakahalang. Mayroon silang mas kumplikado, tinatawag na longitudinal-transverse character. Sa kasong ito, ang mga particle ng likido ay gumagalaw sa isang bilog o kasama ang mga pinahabang ellipse. Ang mga pabilog na paggalaw ng mga particle sa ibabaw ng isang likido, at lalo na sa panahon ng malalaking oscillations, ay sinamahan ng kanilang mabagal ngunit tuluy-tuloy.gumagalaw sa direksyon ng pagpapalaganap ng alon. Ito ang mga katangian ng mekanikal na alon sa tubig na nagiging sanhi ng paglitaw ng iba't ibang pagkaing-dagat sa baybayin.
Mechanical wave frequency
Kung sa isang nababanat na daluyan (likido, solid, gas) ang panginginig ng boses ng mga particle nito ay nasasabik, dahil sa interaksyon sa pagitan ng mga ito, ito ay magpapalaganap nang may bilis na u. Kaya, kung ang isang oscillating body ay nasa isang gas o likidong daluyan, kung gayon ang paggalaw nito ay magsisimulang maipadala sa lahat ng mga particle na katabi nito. Isasama nila ang mga susunod sa proseso at iba pa. Sa kasong ito, ganap na lahat ng mga punto ng daluyan ay magsisimulang mag-oscillate na may parehong dalas, katumbas ng dalas ng oscillating body. Ito ay ang dalas ng alon. Sa madaling salita, ang halagang ito ay maaaring ilarawan bilang ang dalas ng oscillation ng mga punto sa medium kung saan ang wave ay dumadami.
Maaaring hindi agad malinaw kung paano nangyayari ang prosesong ito. Ang mga mekanikal na alon ay nauugnay sa paglipat ng enerhiya ng oscillatory motion mula sa pinagmulan nito patungo sa periphery ng medium. Bilang isang resulta, ang tinatawag na periodic deformations ay lumitaw, na dinadala ng alon mula sa isang punto patungo sa isa pa. Sa kasong ito, ang mga particle ng daluyan mismo ay hindi gumagalaw kasama ng alon. Nag-o-oscillate sila malapit sa kanilang equilibrium na posisyon. Iyon ang dahilan kung bakit ang pagpapalaganap ng isang mekanikal na alon ay hindi sinamahan ng paglipat ng bagay mula sa isang lugar patungo sa isa pa. Ang mga mekanikal na alon ay may iba't ibang mga frequency. Samakatuwid, sila ay nahahati sa mga saklaw at lumikha ng isang espesyal na sukat. Ang dalas ay sinusukat sa hertz (Hz).
Mga Pangunahing Formula
Mga mekanikal na alon, na ang mga formula ng pagkalkula ay medyo simple, ay isang kawili-wiling bagay na pag-aralan. Ang bilis ng alon (υ) ay ang bilis ng paggalaw nito sa harap (ang locus ng lahat ng mga punto kung saan naabot ang oscillation ng medium sa sandaling ito):
υ=√G/ ρ, kung saan ang ρ ay ang density ng medium, ang G ay ang modulus ng elasticity.
Kapag nagkalkula, huwag malito ang bilis ng mekanikal na alon sa isang daluyan sa bilis ng paggalaw ng mga particle ng medium na kasangkot sa proseso ng alon. Kaya, halimbawa, ang isang sound wave sa hangin ay kumakalat na may average na vibrational speed ng mga molekula nito na 10 m/s, habang ang bilis ng sound wave sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay 330 m/s.
May iba't ibang anyo ang wave front, ang pinakasimple sa mga ito ay:
• Spherical - sanhi ng pagbabagu-bago sa isang gaseous o likidong medium. Sa kasong ito, ang amplitude ng wave ay bumababa sa distansya mula sa pinagmulan sa kabaligtaran na proporsyon sa square ng distansya.
• Flat - ay isang eroplanong patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ng alon. Ito ay nangyayari, halimbawa, sa isang saradong piston cylinder kapag ito ay nag-oscillates. Ang isang alon ng eroplano ay nailalarawan sa pamamagitan ng halos pare-pareho ang amplitude. Ang bahagyang pagbaba nito sa distansya mula sa pinagmulan ng kaguluhan ay nauugnay sa antas ng lagkit ng gas o likidong medium.
Haba ng daluyong
Sa ilalim ng wavelength ay nauunawaan ang distansya kung saan lilipat ang harap nito sa oras nakatumbas ng panahon ng oscillation ng mga particle ng medium:
λ=υT=υ/v=2πυ/ ω, kung saan ang T ay ang oscillation period, υ ang wave speed, ω ang cyclic frequency, ν ang oscillation frequency ng mga medium point.
Dahil ang bilis ng pagpapalaganap ng isang mekanikal na alon ay ganap na nakadepende sa mga katangian ng daluyan, ang haba nito λ ay nagbabago sa panahon ng paglipat mula sa isang daluyan patungo sa isa pa. Sa kasong ito, ang dalas ng oscillation ν ay palaging nananatiling pareho. Ang mga mekanikal at electromagnetic na alon ay magkatulad na kapag sila ay nagpapalaganap, ang enerhiya ay inililipat, ngunit kahit anong bagay ay inilipat.
