Ke Kumumanaʻo o nā Nalu Mekanika
He mau hanana koʻikoʻi nā nalu mīkini i ka physics, e hoʻopilikia ana i nā ʻano he nui e like me ke ʻenekinia, ka oceanography, ka geology, a me ka lāʻau lapaʻau. Ma ko lākou kumu, he mau haunaele nā nalu mīkini e hoʻoili i ka ikehu ma o kahi mea me ka ʻole o ka lawe ʻana i nā mea. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i ke kumumanaʻo ma hope o nā nalu mīkini hiki ke hoʻomaʻamaʻa i ka hoʻomaopopo hohonu ʻana i nā ʻōnaehana kūlohelohe a me nā ʻenekinia like ʻole.
He aha nā nalu mīkini?
Pono nā nalu mīkini i kahi waena e hoʻolaha. Hiki i kēia waena ke paʻa, wai, a kinoea paha. ʻAʻole e like me nā nalu electromagnetic, hiki ke hele i loko o kahi hakahaka, pono nā nalu mīkini i nā ʻāpana e hoʻouna i ka ikehu. Hiki ke hoʻokaʻawale ʻia kēia mau nalu i nā nalu transverse a me nā nalu longitudinal.
Nā Nalu Transverse
I nā nalu transverse, kū pololei ka neʻe ʻana o nā ʻāpana i ke kuhikuhi o ka laha ʻana o ka nalu. E noʻonoʻo i kahi kaula i hoʻopaʻa ʻia ma kekahi wēlau a neʻe i luna a i lalo ma kekahi wēlau. Neʻe ka nalu ma ka ʻaoʻao ʻoiai kū pololei ka neʻe ʻana o ke kaula. ʻO nā hiʻohiʻona e komo pū me nā nalu wai a me nā nalu S seismic (nā nalu lua).
Nā Nalu Longitudinal
I loko o nā nalu lōʻihi, ua like ka neʻe ʻana o nā ʻāpana me ka laha ʻana o ka nalu. ʻO kahi laʻana maʻamau he nalu kani kahi e neʻe ai nā haʻalulu o nā molekala ea ma ke kuhikuhi e hele ai ka nalu. ʻO kekahi laʻana he nalu-P (nalu mua) i hana ʻia i ka wā o kahi ōlaʻi.
Nā Waiwai Nalu
I mea e maopopo piha ai nā nalu mechanical, pono e hoʻomaopopo kekahi i kekahi mau ʻano kumu:
Loʻihi nalu (λ)
ʻO ka nalu ka mamao ma waena o ʻelua mau wahi i ka pae, e like me ka piko a i ka piko a i ʻole ka lua a i ka lua i kahi nalu transverse. Ho'ākāka ia i ka lōʻihi o hoʻokahi pōʻaiapuni nalu piha.
Alapine (f)
ʻO ke alapine (frequency) ka helu o nā pōʻaiapuni nalu e hala ana i hoʻokahi kiko no kēlā me kēia anakahi manawa, i ana pinepine ʻia ma Hertz (Hz).
Wā (T)
ʻO ke au ka manawa i lawe ʻia no hoʻokahi pōʻaiapuni piha o ka nalu, a ʻo ia ka pānaʻi o ke alapine (T = 1/f).
Ka nui (A)
ʻO ka amplitude ka neʻe nui loa o nā ʻāpana mai ko lākou kūlana hoʻomaha a hoʻoholo i ka ikehu o ka nalu. ʻO nā amplitudes nui aʻe ke ʻano o nā nalu ikaika aʻe.
Ka māmā holo (v)
Hoʻoholo ʻia ka wikiwiki o ka nalu e ka waena a me ke ʻano o ka nalu. No nā nalu mechanical, penei ke ʻano:
\[ v = f \lambda \]
Pili ka wikiwiki o ka nalu i nā waiwai o ka waena, e like me kona elasticity a me kona density.
Nā Hoʻohālikelike Nalu
ʻO ke kaulike kumu e hoʻomalu ana i nā nalu mechanical ʻo ia ka kaulike nalu. No kahi nalu hoʻokahi-dimensional, penei ke ʻano:
\[ \frac{\partial^2 u}{\partial t^2} = c^2 \frac{\partial^2 u}{\partial x^2} \]
Maanei, ʻo \( u \) ke hōʻike nei i ka hana nalu (neʻe ʻana), ʻo \( c \) ka wikiwiki o ka nalu, ʻo \( t \) ka manawa, a ʻo \( x \) ke kuhikuhina wahi.
Ka hoʻouna ʻana o ka ikehu
Hoʻoili nā nalu mīkini i ka ikehu me ka ʻole o ka neʻe ʻana o ka mea. Aia ka ikehu i hoʻoili ʻia ma ka amplitude a me ke alapine o ka nalu. No ka laʻana, ʻo ka ikehu \( E \) i loko o kahi nalu harmonic maʻalahi e pili ana i ka huinahā o kona amplitude \( A \) a me kona alapine \( f \):
\[ E \propto A^2 f^2 \]
Hōʻike kēia pilina i ke kumu e lawe ai nā nalu kiʻekiʻe-alapine (frequency) a me nā nalu amplitude kiʻekiʻe i ka ikehu hou aʻe.
Ke komo ʻana a me ka diffraction
He ʻano kūikawā ko nā nalu ke hālāwai lākou me nā pilikia, nā wehe ʻana, a i ʻole nā nalu ʻē aʻe:
'ākeʻakeʻa
Ke hui nā nalu ʻelua, hoʻopili lākou, e alakaʻi ana i ka hoʻopilikia. Ma muli o kā lākou pilina pae, hiki ke hopena i ka hoʻopilikia kūkulu (hoʻonui amplitude) a i ʻole ka hoʻopilikia luku (hoʻemi amplitude).
Diffraction
Hana ʻia ka diffraction ke hālāwai kahi nalu me kahi mea keakea a i ʻole kahi puka. Hohola a "kūlou" paha ka nalu a puni nā kihi. He mea koʻikoʻi kēia waiwai i nā noi e like me ke kiʻi ʻana o ka ultrasound a me ka ʻimi ʻana i nā ʻano nalu ma nā ʻano media like ʻole.
Ka Hoʻoili ʻana o ka Nalu a me ka Noʻonoʻo ʻana
Ke hele kahi nalu mechanical mai kekahi medium a i kekahi, hoʻoili ʻia kekahi hapa, a hōʻike ʻia kekahi hapa. Pili ke ʻano i ka impedance o ka media, ʻo ia hoʻi ke kū'ē ʻana i ka laha ʻana o ka nalu. Ma ke ʻano makemakika, hāʻawi ʻia ka impedance \( Z \) e:
\[ Z = \rho v \]
kahi ʻo \( \rho \) ka nui a ʻo \( v \) ka wikiwiki o ka nalu i loko o ka waena.
Hiki ke loaʻa ke koina hoʻohālikelike \( R \) a me ke koina hoʻoili \( T \) mai ka impedance o nā pāpāho ʻelua:
\[ R = \left( \frac{Z_2 – Z_1}{Z_2 + Z_1} \right)^2 \]
\[ T = \frac{4Z_1 Z_2}{(Z_1 + Z_2)^2} \]
Hoʻoholo kēia mau coefficients i ka nui o ka nalu i hoʻihoʻi ʻia a hoʻoili ʻia paha ma o ka interface.
noi
hana 'enekinia,
He kuleana koʻikoʻi ko nā nalu mīkini i ka hoʻolālā ʻana i nā hale a me nā alahaka, ʻoi aku hoʻi ma nā wahi i maʻalahi i nā ōlaʻi. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i ke ʻano o ka nalu e kōkua i nā ʻenekinia e hana i nā hale e hiki ke kū i nā hana seismic.
Medicine
I ka hōʻoia ʻana i ke olakino, hoʻohana nui ʻia nā nalu ultrasound. Hoʻopuka nā nalu kani alapine kiʻekiʻe i nā kiʻi o loko o ke kino, e kōkua ana i nā kauka e ʻike i nā kūlana like ʻole me ka ʻole o nā kaʻina hana komohewa.
Oceanography
ʻO ke aʻo ʻana i nā nalu o ke kai e kōkua i ka wānana ʻana i nā ʻano o ke aniau a me ka hoʻomaopopo ʻana i ka loli o ke aniau. Ma ka nānā ʻana i nā ʻano nalu, hiki i nā kānaka ʻepekema ke hōʻiliʻili i ka ʻikepili ma nā au o ke kai, nā ikaika makani, a me nā hopena o nā pōʻino kūlohelohe e like me ke tsunami.
Seismology
Hāʻawi nā nalu mīkini i hana ʻia e nā ōlaʻi (nā nalu seismic) i ka ʻike koʻikoʻi e pili ana i ke ʻano o loko o ka Honua. Kōkua ka nānā ʻana i kēia mau nalu i ka wānana ʻana i nā hana seismic a hoʻokō i nā ʻōnaehana hoʻolaha mua.
Panina
He kahua olaola a ikaika hoʻi ke aʻo ʻana i nā nalu mechanical e hoʻopili ana i nā ʻano aʻo like ʻole. Mai ke kani mālie ʻana o nā nalu wai ma ke kahakai a hiki i ka mana luku o nā nalu seismic, ʻo ka hoʻomaopopo ʻana i ko lākou mau waiwai, nā ʻano, a me nā kaulike e kākoʻo ana i nā holomua ʻepekema a me nā ʻenekinia. I ka ulu ʻana o ka ʻenehana a me ka hohonu o ko mākou ʻike, e hoʻomau ka manaʻo o nā nalu mechanical i ka pāʻani i kahi kuleana koʻikoʻi i nā hana hou a me nā hoʻonā ma nā ʻano like ʻole.
