Чланци о формули за дефиницију и врстама механичких таласа
ДЕФИНИЦИЈА МЕХАНИЧКИХ ТАЛАСА
Ако држите један крај ужета и вибрирате га горе-доле, појављује се талас који се шири дуж ужета. Или ако испустите камен у воду, таласи ће се појавити на површини воде. Уже и вода осцилују само горе-доле, не крећу се хоризонтално. Таласи на ужету и таласи у води су примери механичких таласа.
Механички таласи су таласи који путују кроз средину. Примери механичких таласа су таласи на конопцима или жицама, таласи у води, звучни таласи који се шире у ваздушној средини и земљотресни таласи који се шире у земљишту. Таласи могу да путују на велике удаљености док се средина кроз коју таласи вибрирају налази око тачке равнотеже.
ВРСТЕ МЕХАНИЧКИХ ТАЛАСА
На основу свог облика, механички таласи се деле на две врсте, наиме на трансверзалне таласе и лонгитудиналне таласе.
Попречни таласи су таласи који настају када је смер кретања таласа нормалан на смер кретања честице. На пример, таласи на конопцу, таласи на води.
Ако се таласи у струни крећу у хоризонталном смеру, честице у струни се крећу у вертикалном смеру. Слично томе, ако се водени таласи крећу у хоризонталном смеру, честице воде се крећу у вертикалном смеру.
Лонгитудинални таласи су таласи који настају када је смер кретања таласа паралелан са смером кретања честица. На пример, таласи у опругама и звучни таласи у ваздуху.
Ако се талас на опрузи креће у хоризонталном смеру, онда се густина и напрезање које се формирају у опрузи такође крећу напред-назад у хоризонталном смеру.
Исто тако, ако се звучни талас креће у вертикалном смеру, ваздух се скупља и растеже у вертикалном смеру.
Земљотресни таласи се састоје од попречних таласа (названих смицајни таласи) и уздужних таласа (названих таласи притиска).
ФОРМУЛА МЕХАНИЧКИХ ТАЛАСА
Формула попречног таласа
За описивање таласа користи се неколико величина, наиме амплитуда (A), фреквенција (f), период (T) и брзина таласа (v).
Амплитуда је максимално одступање. Период је временски интервал два узастопна врха/долине таласа који пролазе кроз исту тачку у простору. Фреквенција је број врхова/долина који пролазе исту тачку по јединици времена.
Механички таласи се крећу одређеном брзином. Формула за брзину таласа је:
v = λ f = λ/T
v = брзина таласа, λ = таласна дужина, f = фреквенција, T = период.
Међународна јединица за таласну дужину је метар, јединица за фреквенцију је херц, а јединица за период је секунда. Јединица за брзину таласа је метар/секунда.
Пример проблема:
Попречни талас на жици има фреквенцију од 2 Hz (2 врха таласа пролазе кроз исту тачку у простору, током 1 секунде) и има таласну дужину од 3 метра (растојање између два најближа врха је 2 метра). Колика је брзина таласа?
Познато:
Фреквенција (f) = 2 Hz
Таласна дужина (λ) = 3 метра
Тражи се: Брзина (v)
Решење:
v = λ f = 3 (2) = 6 m/s
Брзина трансверзалног таласа у средини зависи од природе средине кроз коју пролази. На пример, брзина таласа на жици (конопцу, струни, жици) зависи од затегнутости жице (ЗС) и масене густине жице (масе жице по јединици дужине).
Пример проблема:
Талас има дужину од 1 метар и простире се по жици дужине 100 метара и масе 2 кг. Затегнутост ужета је 200 N. Колика је брзина таласа у ужету?
Познато:
Таласна дужина (λ) = 1 метар
Дужина ужета (L) = 100 метара
Маса ужета (м) = 2 кг
Затегнутост ужета (Т) = 200 N
Тражи се: Брзина таласа на жици (v)
Решење:
Формула уздужног таласа
Брзина уздужних таласа у средини зависи од природе средине кроз коју пролази. Брзина уздужних таласа који се простиру на чврстим штаповима израчунава се помоћу формуле:
v = брзина таласа, E = Јангов модул еластичности, ρ = густина
Пример проблема:
Израчунајте брзину звучног таласа који се креће дуж челичне шине. Јанг-Стилов модул еластичности = 2 x 10^ 11 N/m² , а густина челика = 7.8 x 10^ 3 kg/ m³
Познато:
Модул еластичности челика (Е) = 2 x 10^ 11 N/ m²
Густина челика (ρ) = 7.8 x 10³ kg / m³
Тражи се: Брзина звучних таласа
Решење:
Брзина уздужних таласа који се простиру у течностима и гасовима израчунава се помоћу формуле: v = брзина таласа, B = модул стишљивости, ρ = густина
Пример проблема:
Колика је брзина лонгитудиналних таласа када се шире кроз воду?
Модул еластичности воде у расутом стању (B) = 2 x 109 N / m2
Густина воде (ρ) = 1000 kg/ m³
Решење:
Брзина уздужног таласа при простирању у води:
