Teorian'ny Onja Mekanika
Zava-mitranga fototra amin'ny fizika ny onja mekanika, izay misy fiantraikany amin'ny sehatra maro toy ny injeniera, oseanografia, jeolojia, ary na dia ny fitsaboana aza. Amin'ny fotony, ny onja mekanika dia fikorontanana izay mampita angovo amin'ny alàlan'ny fitaovana iray nefa tsy mitondra zavatra. Ny fahatakarana ny teoria ao ambadiky ny onja mekanika dia afaka manamora ny fahatakarana lalindalina kokoa momba ny rafitra voajanahary sy injeniera isan-karazany.
Inona avy ireo onja mekanika?
Mila fitaovana ny onja mekanika mba hielezany. Mety ho mafy orina, ranoka, na entona io fitaovana io. Tsy toy ny onja elektromagnetika izay afaka mandeha amin'ny banga, ny onja mekanika dia mila poti-javatra mba hampitana ny angovo. Amin'ny ankapobeny dia azo zaraina ho onja mitsivalana sy onja lava ireo onja ireo.
Onja Mifandimby
Amin'ny onja miampita, ny fihetsehan'ny poti-javatra dia mifanitsy amin'ny lalana izoran'ny onja. Alaivo sary an-tsaina hoe misy tady miraikitra amin'ny tendrony iray ary miakatra sy midina amin'ny tendrony ilany. Mihetsika mitsivalana ny onja raha mitsangana kosa ny fihetsehan'ny tady. Ohatra amin'izany ny onjan-drano sy ny onja-S seismika (onjan-kafa).
Onja mivelatra
Amin'ny onja longitudinal, ny fifindran'ny poti-javatra dia mifanitsy amin'ny fiparitahan'ny onja. Ohatra mahazatra ny onjam-peo izay mihetsika mifanitsy amin'ny lalana alehan'ny onja ny hovitrovitra ateraky ny molekiola rivotra. Ohatra iray hafa ny onja-P (onjan-doha voalohany) ateraky ny horohoron-tany.
Onja Properties
Mba hahatakarana tanteraka ny onja mekanika dia tsy maintsy mahatakatra toetra fototra maromaro ny olona iray:
Halavany onjam (λ)
Ny halavan'ny onjam-peo dia ny elanelana misy eo amin'ny teboka roa mifanesy amin'ny dingana, toy ny avy amin'ny tendrony mankany amin'ny tendrony na avy amin'ny tendrony mankany amin'ny tendrony amin'ny onja mivelatra. Mamaritra ny halavan'ny tsingerin'ny onja feno iray izany.
Frequency (f)
Ny matetika dia ny isan'ny tsingerin'ny onja mandalo teboka iray isaky ny singa fotoana, izay matetika refesina amin'ny Hertz (Hz).
Vanim-potoana (T)
Ny fe-potoana dia ny fotoana lanin'ny tsingerina feno iray amin'ny onja, ary mifamadika amin'ny fatran'ny onja (T = 1/f).
Haavo (A)
Ny amplitude dia ny fifindran'ny poti-javatra ambony indrindra avy amin'ny toerana fitsaharany ary mamaritra ny angovon'ny onja. Ny amplitude lehibe kokoa dia midika hoe onja mahery kokoa.
Haingana (v)
Ny hafainganam-pandehan'ny onja dia voafaritry ny fitaovana sy ny karazana onja. Ho an'ny onja mekanika, ny raikipohy dia:
\[ v = f \lambda \]
Miankina amin'ny toetran'ny zavatra simika ny hafainganam-pandehan'ny onja, toy ny fahafahany mivelatra sy ny hakitroky ny rano.
Fitoviana onja
Ny fampitoviana fototra mifehy ny onja mekanika dia ny fampitoviana onja. Ho an'ny onja iray refy, dia toy izao ny endriny:
\[ \frac{\partial^2 u}{\partial t^2} = c^2 \frac{\partial^2 u}{\partial x^2} \]
Eto, ny \( u \) dia maneho ny fiasan'ny onja (fifindran-toerana), ny \( c \) dia ny hafainganam-pandehan'ny onja, ny \( t \) dia ny fotoana, ary ny \( x \) dia ny fandrindrana ara-habakabaka.
Famindrana angovo
Mitatitra angovo ny onja mekanika nefa tsy mihetsika ny zavatra. Miankina amin'ny amplitude sy ny fatran'ny onja ny angovo afindra. Ohatra, ny angovo \( E \) amin'ny onja harmonika tsotra dia mifanandrify amin'ny efa-joron'ny amplitude-ny \( A \) sy ny fatran'ny \( f \):
\[ E \propto A^2 f^2 \]
Ity fifandraisana ity dia manasongadina ny antony itondran'ny onja avo lenta sy avo lenta angovo bebe kokoa.
Fifandirana sy Diffraction
Manana fihetsika miavaka ny onja rehefa sendra sakana, fisokafana, na onja hafa:
fitsabahan'ny
Rehefa mihaona ny onja roa dia mifanindry izy ireo ka miteraka fitsabahana. Miankina amin'ny fifandraisan'ny dingana misy azy ireo, dia mety hiteraka fitsabahana manorina (fanamafisana ny amplitude) na fitsabahana manimba (fampihenana ny amplitude).
diffraction
Mitranga ny diffraction rehefa sendra sakana na lavaka ny onja. Miely na "miondrika" manodidina ny zorony ny onja. Tena ilaina io toetra io amin'ny fampiharana toy ny fakana sary amin'ny alalan'ny ultrasound sy ny fikarohana ny fihetsiky ny onja amin'ny fitaovana samihafa.
Fampitana sy Fandrefesana Onja
Rehefa mandeha avy amin'ny fitaovana iray mankany amin'ny iray hafa ny onja mekanika, dia misy ampahany amin'izany no alefa, ary misy ampahany kosa no taratra. Miankina amin'ny fanoherana ny fitaovana ny fihetsika, izay ny fanoherana ny fiparitahan'ny onja. Amin'ny matematika, ny fanoherana \( Z \) dia omena amin'ny:
\[ Z = \rho v \]
izay \( \rho \) ny hakitroky ary \( v \) ny hafainganam-pandehan'ny onja ao amin'ny tontolo iainana.
Ny coefficient reflection \( R \) sy ny coefficient transmission \( T \) dia azo avy amin'ny impedance an'ireo media roa ireo:
R = (Z_2 – Z_1}{Z_2 + Z_1})^2
\[ T = \frac{4Z_1 Z_2}{(Z_1 + Z_2)^2} \]
Ireo coefficient ireo no mamaritra ny habetsaky ny onja taratra miverina na ampitaina amin'ny alalan'ny interface.
Applications
Engineering
Mitana anjara toerana lehibe amin'ny famolavolana tranobe sy tetezana ny onja mekanika, indrindra any amin'ny faritra mora iharan'ny horohoron-tany. Ny fahatakarana ny fihetsiky ny onja dia manampy ny injeniera hamorona rafitra izay mahatanty ny hetsika ara-horohoron-tany.
fitsaboana
Amin'ny fitiliana ara-pitsaboana, ampiasaina betsaka ny onjam-peo "ultrasound". Ny onjam-peo avo lenta dia mamorona sary ao anatin'ny vatana, izay manampy ny dokotera hamantatra aretina isan-karazany tsy misy fandidiana manafintohina.
Oceanography
Ny fandalinana ny onjan-dranomasina dia manampy amin'ny faminaniana ny lamina ara-toetrandro sy ny fahatakarana ny fiovan'ny toetr'andro. Amin'ny alàlan'ny famakafakana ny toetran'ny onja, ny mpahay siansa dia afaka manangona angon-drakitra momba ny fikorianan'ny ranomasina, ny herin'ny rivotra, ary na dia ny fiantraikan'ny loza voajanahary toy ny tsunami aza.
GPS
Ny onja mekanika ateraky ny horohoron-tany (onjan'ny horohoron-tany) dia manome fampahalalana manan-danja momba ny rafitra anatiny eto an-tany. Ny fanaraha-maso ireo onja ireo dia manampy amin'ny faminaniana ny hetsika horohoron-tany sy ny fampiharana rafitra fampitandremana mialoha.
Famaranana
Sehatra mavitrika sy mavitrika ny fianarana ny onja mekanika izay mampitohy sehatra maro. Manomboka amin'ny fikorianan'ny onjan-drano malefaka eny amoron-dranomasina ka hatramin'ny herin'ny onja seismika manimba, ny fahatakarana ny toetrany, ny fitondran-tenany ary ny fampitoviana dia fototry ny fandrosoana ara-tsiansa sy injeniera maro. Rehefa mivoatra ny teknolojia ary mihalalina ny fahatakarantsika, ny teoria momba ny onja mekanika dia mbola hilalao anjara toerana lehibe amin'ny fanavaozana sy vahaolana amin'ny sehatra samihafa.
