Artikoloj pri difina formulo kaj la tipoj de mekanikaj ondoj
DIFINO DE MEKANIKAJ ONDOJ
Se vi tenas unu finon de la ŝnuro kaj vibras ĝin supren kaj malsupren, aperas ondo kiu disvastiĝas laŭlonge de la ŝnuro. Aŭ se vi faligas ŝtonon en la akvon, ondoj aperos sur la akvosurfaco. La ŝnuro kaj akvo nur oscilas supren kaj malsupren, ne moviĝas horizontale. Ondoj sur ŝnuro kaj ondoj en akvo estas ekzemploj de mekanikaj ondoj.
Mekanikaj ondoj estas ondoj kiuj vojaĝas tra medio. Ekzemploj de mekanikaj ondoj estas ondoj sur ŝnuroj aŭ kordoj, ondoj en akvo, sonondoj kiuj disvastiĝas en la aera medio, kaj tertremaj ondoj kiuj disvastiĝas en la grunda medio. Ondoj povas vojaĝi longajn distancojn dum la medio tra kiu la ondoj vibras estas ĉirkaŭ la ekvilibropunkto.
TIPOJ DE MEKANIKAJ ONDOJ
Laŭ sia formo, mekanikaj ondoj konsistas el du tipoj, nome transversaj ondoj kaj longitudaj ondoj.
Transversaj ondoj estas ondoj kiuj okazas kiam la direkto de la ondmovo estas perpendikulara al la direkto de la partikla movo. Ekzemple, ondoj sur ŝnuro, ondoj sur akvo.
Se la ondoj en la ŝnuro moviĝas horizontale, la partikloj en la ŝnuro moviĝas vertikale. Simile, se akvaj ondoj moviĝas horizontale, akvopartikloj moviĝas vertikale.
Longitudaj ondoj estas ondoj kiuj okazas kiam la direkto de la ondmovo estas paralela al la direkto de la partikla movo. Ekzemple, ondoj en risortoj, kaj sonondoj en aero.
Se la ondo sur la risorto moviĝas horizontale, tiam la denseco kaj streĉo, kiuj formiĝas en la risorto, ankaŭ moviĝas tien kaj reen en la horizontala direkto.
Simile, se la sonondo moviĝas en vertikala direkto, la aero kontraktiĝas kaj streĉiĝas en vertikala direkto.
Tertremaj ondoj konsistas el transversaj ondoj (nomataj ŝirondoj) kaj longitudaj ondoj (nomataj premondoj).
MEKANIKA ONDA FORMULO
Formulo de Transversa Ondo
Pluraj kvantoj estas uzataj por priskribi ondojn, nome Amplitudo (A), Frekvenco (f), Periodo (T), kaj Ondrapido (v).
La amplitudo estas la maksimuma devio. La periodo estas la tempintervalo de du sinsekvaj ondokrestoj/valoj kiuj pasas tra la sama punkto en la spaco. Frekvenco estas la nombro da pintoj/valoj kiuj pasas la saman punkton en unuo de tempo.
Mekanikaj ondoj moviĝas kun certa rapideco. La formulo por ondrapideco estas:
v = λ f = λ/T
v = ondrapido, λ = ondolongo, f = frekvenco, T = periodo.
La internacia unuo por ondolongo estas metroj, la unuo por frekvenco estas herco, kaj la unuo por periodo estas sekundoj. La unuo por ondrapideco estas metroj/sekundo.
Specimena Problemo:
Transversa ondo sur ŝnuro havas frekvencon de 2 Hz (2 ondokrestoj pasas tra la sama punkto en la spaco, dum 1 sekundo) kaj havas ondolongon de 3 metroj (la distanco inter la du plej proksimaj krestoj estas 2 metroj). Kio estas la ondorapido?
Konata:
Frekvenco (f) = 2 Hz
Ondolongo (λ) = 3 metroj
Dezirata: Rapido (v)
solvo:
v = λ f = 3 (2) = 6 m/s
La rapido de transversa ondo en medio dependas de la naturo de la medio tra kiu ĝi pasas. Ekzemple, la ondrapido sur ŝnuro (ŝnuro, drato) dependas de la streĉo en la ŝnuro (FT) kaj la masdenseco de la ŝnuro (la maso de la ŝnuro por unuo de longo).
Specimena Problemo:
Ondo havas longon de 1 metro kaj disvastiĝas sur ŝnuro, kiu estas 100 metrojn longa kaj havas mason de 2 kg. La streĉiteco en la ŝnuro estas 200 N. Kio estas la rapido de la ondoj en la ŝnuro?
Konata:
Ondolongo (λ) = 1 metro
La longo de la ŝnuro (L) = 100 metroj
La maso de la ŝnuro (m) = 2 kg
La streĉiĝo en la ŝnuro (T) = 200 N
Dezirata: Rapido de ondoj sur ŝnuro (v)
solvo:
La Formulo de la Longituda Ondo
La rapido de longitudaj ondoj en medio dependas de la naturo de la medio, tra kiu ĝi pasas. La rapido de longitudaj ondoj, kiuj disvastiĝas sur solidaj stangoj, estas kalkulata per la formulo:
v = ondrapideco, E = elasta modulo de Young, ρ = denseco
Specimena Problemo:
Kalkulu la rapidon de la sonondo vojaĝanta laŭ la ŝtala relo. La elasteca modulo de Young Steel = 2 x 10^ 11 N/m ^2 kaj la denseco de ŝtalo = 7.8 x 10^ 3 kg/m ^3
Konata:
La elasta modulo de ŝtalo (E) = 2 x 10 11 N/ m²
Ŝtaldenseco (ρ) = 7.8 x 10³ kg / m³
Serĉata: Rapido de sonondoj
solvo:
La rapido de longitudaj ondoj, kiuj disvastiĝas en likvaĵoj kaj gasoj, estas kalkulata per la formulo: v = ondrapido, B = volumena modulo, ρ = denseco
Specimena Problemo:
Kio estas la rapido de longitudaj ondoj kiam ili vojaĝas tra akvo?
Modulo de amasa akvo (B) = 2 x 10⁶ N / m²
La denseco de akvo (ρ) = 1000 kg/ m³
solvo:
Longituda ondorapideco dum disvastiĝo en akvo:
