Longitudinale golven, verschillen, voorbeelden

De longitudinale golven Ze manifesteren zich in materiaalmiddelen waarin de deeltjes oscilleren parallel aan de richting waarin de golf beweegt. Zoals zal worden gewaardeerd in de volgende afbeeldingen. Dit is het onderscheidende kenmerk.

Geluidsgolven, bepaalde golven die verschijnen tijdens een aardbeving en die die voorkomen in een Slinkachtig Of lente wanneer een kleine impuls wordt verleend in dezelfde richting van zijn as, zijn het goede voorbeelden van dit soort golven.

Figuur 1. Geluid is een longitudinale golf die opeenvolgende compressies en uitbreidingen in de lucht produceert. Bron: Wikimedia Commons. Pluke [CC0]

Het geluid treedt op wanneer een object wordt gemaakt dat trilt (zoals de toets in de figuur, een muziekinstrument of gewoon de vocale snaren) in een medium dat in staat is om de verstoring te overbrengen door trillingen van zijn moleculen. De lucht is een voldoende middel, maar ook vloeistoffen en vaste stoffen zijn.

De verstoring wijzigt herhaaldelijk de druk en dichtheid van het medium. Op deze manier produceert de golf compressies en uitbreidingen (zeldzaamheden) in de moleculen van het medium, omdat energie met een bepaalde snelheid wordt verplaatst v.

Deze veranderingen in de druk worden door het oor waargenomen door de trillingen in het trommelvlies, dat het nerveuze netwerk verantwoordelijk is voor het transformeren van kleine elektrische stromen. Bij het bereiken van de hersenen interpreteert hij ze als geluiden.

In een longitudinale golf wordt het continu herhaalde patroon genoemd fiets, En de duur is de periode van de golf. Er is ook de amplitude, die de maximale intensiteit is en die wordt gemeten volgens de grootte die als referentie wordt genomen, kan het in het geval van geluid de variatie van de druk in het medium zijn.

Een andere belangrijke parameter is de golflengte: De afstand tussen twee compressies of opeenvolgende uitbreidingen, zie figuur 1. In het internationale systeem wordt de golflengte gemeten in meters. Eindelijk is er de zijne snelheid (in meters /tweede voor het internationale systeem), wat aangeeft hoe snel de energie wordt verspreid.

[TOC]

Hoe zijn de longitudinale golven in de zeegolven?

In een waterlichaam worden golven geproduceerd door meerdere oorzaken (drukveranderingen, winden, zwaartekrachtinteracties met andere sterren). Op deze manier kunnen zeegolven worden geclassificeerd als:

- Windgolven

Kan u van dienst zijn: wederzijdse inductantie: formule/coëfficiënt, toepassingen, oefeningen

- Getijden

- Tsunamis

De beschrijving van deze golven is vrij complex. Over het algemeen bewegen de golven in diep water longitudinaal, waardoor compressies en periodieke uitbreidingen van het medium worden geproduceerd, zoals in het begin beschreven.

Op het zeeoppervlak zijn de dingen echter een beetje anders, omdat de oproepen daar de overhand hebben oppervlakkige golven, die kenmerken van longitudinale golven en transversale golven combineren. Daarom verschillen golven die zich in de diepten van de aquatische omgeving bewegen sterk van degenen die het oppervlakkig doen.

Een hout dat op het mariene oppervlak drijft, heeft een soort swing- of zachte rotatiebeweging. Inderdaad, wanneer de golven aan de kust breken, zijn de longitudinale componenten van de golf die overheersen, en terwijl het hout reageert op de beweging van de watermoleculen die het omringen, wordt ook waargenomen.

Figuur 2. De zeegolven op het oppervlak zijn golven die deels longitudinale en gedeeltelijke golfkenmerken hebben. Bron: Bron: Vargklo op In.Wikipedia [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/3.0/]]

Relatie tussen diepte en golflengte

De factoren die het type golf bepalen dat optreedt, zijn: de diepte van het water en de golflengte van de mariene golf.  Als het op de diepte van het water op een bepaald punt wordt genoemd D, En de lengte van de golf is λ, de golven gaan van longitudinaal naar oppervlakkig wanneer:

D < λ/2

Op het oppervlak verkrijgen de watermoleculen rotatiebewegingen die verliezen naarmate de diepte toeneemt. Het wrijven van water met de achtergrond zorgt ervoor dat deze banen elliptisch worden, zoals weergegeven in figuur 2.

Op de stranden zijn de wateren nabij de kust rusteloos omdat er de golven breken, de waterd deeltjes in de bodem remmen en dit maakt meer water zich in de richels accumuleren. In dieper water wordt het gezien als de golven verzacht.

Wanneer D >> λ/2  Ze hebben diepe watergolven of Korte golven, Circulaire of elliptische banen afnemen in grootte en longitudinale golven overheersen. En als D << λ/2  De golven zijn oppervlaktewateren of lange golven.

Verschillen met kruisgolven

Zowel longitudinale als transversale golven vallen binnen de categorie van Mechanische golven, die een materiaalmedium vereisen voor verspreiding.

Kan u van dienst zijn: elektromotorische kracht

Het grootste onderscheid tussen hen werd in het begin genoemd: in de dwarse golven bewegen de deeltjes van het medium loodrecht op de voortplantingsrichting van de golf, terwijl ze in de longitudinale oscilleren in dezelfde richting gevolgd door de verstoring gevolgd door de verstoring. Maar er zijn meer onderscheidende kenmerken:

Meer verschillen tussen transversale en longitudinale golven

- In een dwarsgolf worden richels en valleien onderscheiden, die in de longitudinale gelijk zijn aan de compressies en uitbreidingen.

- Een ander verschil is dat longitudinale golven niet gepolariseerd zijn omdat de richting van golfsnelheid hetzelfde is als de beweging van oscillerende deeltjes.

- Transversale golven kunnen zich verspreiden in elk medium en zelfs leeg, zoals elektromagnetische golven. Aan de andere kant in de vloeistoffen, zonder stijfheid, hebben de deeltjes geen andere mogelijkheid dan met elkaar te glijden en te bewegen zoals de verstoring doet, dat wil zeggen longitudinaal.

Als gevolg hiervan zijn de golven afkomstig in het midden van de oceanische en atmosferische massa's longitudinaal, omdat transversale golven voldoende middelen vereisen om karakteristieke loodrechte bewegingen mogelijk te maken.

- Longitudinale golven veroorzaken druk- en dichtheidsvariaties in het midden waardoor ze zich verspreiden. Aan de andere kant hebben transversale golven de omgeving niet op deze manier beïnvloed.

Overeenkomsten tussen longitudinale en dwarse golven

Geweldig hebben ze dezelfde onderdelen: periode, amplitude, frequentie, cycli, fase en snelheid. Alle golven ervaren reflectie, breking, diffractie, interferentie en Doppler -effect en transportergie door het medium.

Zelfs wanneer de ruggen en valleien onderscheiden van een dwarse golf, zijn de compressies in de longitudinale golf analoog aan de richels en de uitbreidingen naar de valleien, zodat beide golven dezelfde wiskundige beschrijving van sinus of sinusoïdale golf toelaten.

Voorbeelden van longitudinale golven

Geluidsgolven zijn de meest typische longitudinale golven en behoren tot de meest bestudeerde, omdat ze de basis vormen voor communicatie en muzikale expressie, redenen voor hun belang in het leven van mensen. Bovendien hebben geluidsgolven belangrijke toepassingen in de geneeskunde, zowel diagnostische als behandeling.

Het is bekend dat de ultrasone techniek medische beelden verkrijgt, evenals voor de behandeling van nierstenen, naast andere toepassingen. Echografie wordt gegenereerd door een piëzo -elektrisch kristal dat in staat is om een ​​longitudinale drukgolf te creëren wanneer een elektrisch veld wordt uitgeoefend (het produceert ook een stroom wanneer druk wordt uitgeoefend).

Kan u van dienst zijn: Darcy Law

Om echt te zien wat een longitudinale golf is, niets beter dan de spiraalvormige bronnen of Slinkys. Het is onmiddellijk om een ​​kleine impuls te geven aan de lente.

- Seismische golven

Longitudinale golven maken ook deel uit van seismische bewegingen. De aardbevingen bestaan ​​uit verschillende soorten golven, waaronder de golven p of primair en golven s of secundair. De eerste zijn longitudinaal, terwijl in de tweede deeltjes van het medium trillen in de dwarsrichting tot de verplaatsing van de golf.

In aardbevingen zijn er zowel longitudinale golven (primaire golven P) als transversale (secundaire golven) en andere typen, zoals Rayleight -golven en liefde, oppervlakkig.

In feite zijn longitudinale golven de enige die bekend zijn, ze kunnen door het midden van de aarde reizen. Omdat deze alleen in vloeibare of gasvormige media bewegen, denken wetenschappers dat de kern van de aarde voornamelijk uit gietijzer bestaat.

- Toepassingsoefening

P -golven en S -golven geproduceerd tijdens een aardbeving die naar verschillende snelheden op aarde reizen, dus hun aankomsttijden op de aardbevingsstations zijn verschillend (zie figuur 3). Dankzij dit is het mogelijk om de afstand tot het epicentrum van de aardbeving te bepalen, door triangulatie, met behulp van drie of meer stationsgegevens.

figuur 3. De seismische golven P en S bereiken seismografen met verschillende tijden, omdat hun snelheden anders zijn. Bron: Wikimedia Commons.

Stel dat v_P = 8 km/s is de snelheid van P -golven, terwijl de snelheid van W -golven V is_S = 5 km/s. De P -golven komen 2 minuten voor de golven van de eerste S aan. Hoe de afstand van het epicentrum te berekenen?

Antwoord

Wees de afstand tussen het epicentrum en het seismologische station. Met de verstrekte gegevens is de reistijd t_P en t_S van elke golf:

v_P = D/ T_P

v_S = D/ T_S

Het verschil is Δt = t_S - T_P:

Δt = d/ v_S - D/ V_P = D (1/ V_S  - 1/ V_P))

De waarde van D wissen:

 D = Δt / (1 / v_S  - 1/ V_P) = (Δt . v_P. v_C ) /(V_P - v_C))

Wetende dat 2 minuten = 120 seconden en de rest van de waarden vervangt:

D = 120 s. (8 km /s . 5 km/s)/(8 - 5 km/s) = 1600 km.

Referenties

1. Verschil tussen transversale en longitudinale golven. Hersteld van: fysica over.com.
2. Figueroa, D. 2005.Golven en kwantumfysica. Fysieke serie voor wetenschap en engineering. Deel 7. Uitgegeven door Douglas Figueroa. Simon Bolivar University. 1-58.
3. Infrasone en echografie. Hersteld van: LPI.Tel.druif.is
4. Rex, a. 2011. Fundamentals of Physics. Pearson. 263-286.
5. Russell, D. Longitudinale en dwarsgolfbeweging. Hersteld van: ACS.PSU.Edu.
6. Watergolven. Hersteld van: Labman.Fysiek.UTK.Edu.