ზედაპირული ტალღები. ზედაპირული აკუსტიკური ტალღები

ტალღები დისკრეტულ ჯაჭვში. ტალღის პოლარიზაცია. ათვლის ტალღის სიჩქარე. გამდინარე წყლის კინეტიკური ენერგიის სიმკვრივე.

ტალღები.

დიდი ხნის განმავლობაში, ტალღის ვიზუალური გამოსახულება ყოველთვის ასოცირდება ტალღებთან წყლის ზედაპირზე. მაგრამ წყლის ტალღები ბევრად უფრო რთული ფენომენია, ვიდრე ბევრი სხვა ტალღური პროცესი, როგორიცაა ბგერის გავრცელება ერთგვაროვან იზოტროპულ გარემოში. ამიტომ ბუნებრივია ტალღის მოძრაობის შესწავლა არა წყალზე ტალღებით, არამედ უფრო მარტივი შემთხვევებით დავიწყოთ.

ტალღები დისკრეტულ ჯაჭვში.

უმარტივესი გზაა წარმოვიდგინოთ ტალღა, რომელიც ვრცელდება დაკავშირებული ქანქარების გაუთავებელი ჯაჭვის გასწვრივ (სურ. 192). ვიწყებთ უსასრულო ჯაჭვით, რათა განვიხილოთ ტალღა ერთი მიმართულებით გავრცელებულად და არ ვიფიქროთ მის შესაძლო ასახვაზე ჯაჭვის ბოლოდან.

ბრინჯი. 192. ტალღა შეერთებულ ქანქართა ჯაჭვში თუ ქანქარა, რომელიც მდებარეობს ჯაჭვის დასაწყისში, მოყვანილია ჰარმონიულ რხევად მოძრაობაში გარკვეული სიხშირით co და ამპლიტუდით A, მაშინ რხევითი მოძრაობა გავრცელდება ჯაჭვის გასწვრივ. ვიბრაციის ამ გავრცელებას ერთი ადგილიდან მეორეზე ეწოდება ტალღის პროცესი ან ტალღა. დემპინგის არარსებობის შემთხვევაში, ჯაჭვში ნებისმიერი სხვა ქანქარა გაიმეორებს პირველი ქანქარის იძულებით რხევებს გარკვეული ფაზის ჩამორჩენით. ეს შეფერხება განპირობებულია იმით, რომ ჯაჭვის გასწვრივ რხევების გავრცელება ხდება გარკვეული სასრული სიჩქარით. ვიბრაციების გავრცელების სიჩქარე დამოკიდებულია ქანქარების დამაკავშირებელი ზამბარის სიმტკიცეზე და იმაზე, თუ რამდენად ძლიერია კავშირი ქანქარებს შორის. თუ ჯაჭვში პირველი ქანქარა მოძრაობს გარკვეული კანონის მიხედვით, მისი გადაადგილება წონასწორული პოზიციიდან დროის მოცემული ფუნქციაა, მაშინ ქანქარის გადაადგილება, ჯაჭვის დასაწყისიდან დაშორებული მანძილით, დროის ნებისმიერ მომენტში. ზუსტად იგივე იქნება, რაც პირველი ქანქარის გადაადგილება დროის უფრო ადრეულ მომენტში იქნება აღწერილი ფუნქციით. მოდით, პირველმა ქანქარმა გაიაროს ჰარმონიული რხევები და მისი გადაადგილება წონასწორობის პოზიციიდან გამოსახული იყოს. ჯაჭვის თითოეულ ქანქარას ახასიათებს მანძილი, რომლითაც იგი მდებარეობს ჯაჭვის დასაწყისიდან. მაშასადამე, მისი გადაადგილება წონასწორული პოზიციიდან ტალღის გავლისას ბუნებრივად აღინიშნება. შემდეგ, ზემოთ ნათქვამის შესაბამისად, განტოლებით აღწერილ ტალღას ეწოდება მონოქრომატული. მონოქრომატული ტალღის დამახასიათებელი თვისებაა ის, რომ თითოეული ქანქარა ასრულებს გარკვეული სიხშირის სინუსოიდულ რხევას. ქანქარების ჯაჭვის გასწვრივ ტალღის გავრცელებას თან ახლავს ენერგიისა და იმპულსის გადაცემა. მაგრამ მასის გადატანა ამ შემთხვევაში არ ხდება: თითოეული ქანქარა, რომელიც რხევა წონასწორობის პოზიციის გარშემო, საშუალოდ რჩება ადგილზე.

ტალღის პოლარიზაცია.ქანქარების რხევის მიმართულებიდან გამომდინარე, ისინი საუბრობენ სხვადასხვა პოლარიზაციის ტალღებზე. თუ ქანქარები ირხევა ტალღის გავრცელების მიმართულებით, როგორც ნახ. 192, მაშინ ტალღას ეწოდება გრძივი, თუ მის გასწვრივ ეწოდება განივი. როგორც წესი, სხვადასხვა პოლარიზაციის ტალღები სხვადასხვა სიჩქარით მოძრაობენ. დაწყვილებული ქანქარების განხილული ჯაჭვი არის მექანიკური სისტემის მაგალითი ერთიანი პარამეტრებით.

ერთიანი პარამეტრების მქონე სისტემის კიდევ ერთი მაგალითი, რომელშიც ტალღები შეიძლება გავრცელდეს, არის ბურთების ჯაჭვი, რომლებიც დაკავშირებულია მსუბუქი ზამბარებით (სურ. 193). ასეთ სისტემაში ინერტული თვისებები კონცენტრირებულია ბურთებში, ხოლო ელასტიური თვისებები ზამბარებში. როდესაც ტალღა ვრცელდება, ვიბრაციის კინეტიკური ენერგია ლოკალიზებულია ბურთებზე, ხოლო პოტენციური ენერგია ლოკალიზებულია ზამბარებზე. ადვილი წარმოსადგენია, რომ ზამბარებით დაკავშირებული ბურთულების ასეთი ჯაჭვი შეიძლება ჩაითვალოს ერთგანზომილებიანი სისტემის მოდელად განაწილებული პარამეტრებით, მაგალითად, ელასტიური სიმებიანი. სტრიქონში სიგრძის თითოეულ ელემენტს აქვს როგორც მასა, ინერტული თვისებები, ასევე სიხისტე, ელასტიური თვისებები. ტალღები დაჭიმული სიმებიანი. განვიხილოთ განივი მონოქრომატული ტალღა, რომელიც ვრცელდება უსასრულო დაჭიმულ სტრიქონში. სიმების წინასწარ დაჭიმვა აუცილებელია, რადგან დაუჭიმავი მოქნილი ძაფი, მყარი ღეროსგან განსხვავებით, ელასტიურია მხოლოდ დაჭიმვის დეფორმაციის მიმართ, მაგრამ არა შეკუმშვის მიმართ. მონოქრომატული ტალღა სტრიქონში აღწერილია იგივე გამოხატვით, როგორც ტალღა ქანქარების ჯაჭვში. თუმცა, ახლა ცალკე ქანქარის როლს ასრულებს სტრიქონის თითოეული ელემენტი, ამიტომ ცვლადი განტოლებაში, რომელიც ახასიათებს ქანქარის წონასწორობის პოზიციას, იღებს უწყვეტ მნიშვნელობებს. ნებისმიერი სიმებიანი ელემენტის გადაადგილება წონასწორული პოზიციიდან ტალღის გავლისას არის ორი დროის ცვლადის და ამ ელემენტის წონასწორობის პოზიციის ფუნქცია. თუ ფორმულაში დავაფიქსირებთ სტრიქონის კონკრეტულ ელემენტს, მაშინ ფუნქცია, როდესაც ფიქსირდება, იძლევა შერჩეული სიმებიანი ელემენტის გადაადგილებას დროის მიხედვით. ეს შერევა არის ჰარმონიული რხევა სიხშირით და ამპლიტუდით. სიმის ამ ელემენტის ვიბრაციის საწყისი ფაზა დამოკიდებულია მის წონასწორობაზე. სიმის ყველა ელემენტი მონოქრომატული ტალღის გავლისას ასრულებს იმავე სიხშირისა და ამპლიტუდის ჰარმონიულ ვიბრაციას, მაგრამ განსხვავდება ფაზაში.

ტალღის სიგრძე.

თუ ჩვენ დავაფიქსირებთ მას ფორმულაში და განვიხილავთ მთელ სტრიქონს დროის ერთსა და იმავე მომენტში, მაშინ ფუნქცია, როდესაც ფიქსირდება, იძლევა მყისიერ სურათს სიმის ყველა ელემენტის გადაადგილების შესახებ, როგორც ტალღის მყისიერი ფოტოსურათი. ამ "ფოტოზე" დავინახავთ გაყინულ სინუსოიდს (სურ. 194). ამ სინუსური ტალღის პერიოდს, მანძილს მიმდებარე კეხს ან ღეროებს შორის, ტალღის სიგრძე ეწოდება. ფორმულიდან შეგვიძლია ვიპოვოთ, რომ ტალღის სიგრძე დაკავშირებულია ტალღის სიხშირესთან და სიჩქარესთან და რხევის პერიოდის თანაფარდობასთან. ტალღის გავრცელების სურათი შეიძლება წარმოვიდგინოთ, თუ ეს "გაყინული" სინუსოიდი მოძრაობს ღერძის გასწვრივ სიჩქარით.

ბრინჯი. 194. სიმის სხვადასხვა წერტილის გადაადგილება დროის ერთსა და იმავე მომენტში. ბრინჯი. 195. სიმებიანი წერტილების გადაადგილების სურათები დროის მომენტში. ტალღის ორი თანმიმდევრული „ფოტოსურათი“ დროის მომენტებში ნაჩვენებია ნახ. 195. ჩანს, რომ ტალღის სიგრძე უდრის ფორმულის შესაბამისად რხევის პერიოდში ნებისმიერი კეხის გავლილ მანძილს.

ათვლის ტალღის სიჩქარე.

განვსაზღვროთ სტრიქონში მონოქრომატული განივი ტალღის გავრცელების სიჩქარე. ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ ამპლიტუდა მცირეა ტალღის სიგრძესთან შედარებით. ნება მიეცით ტალღამ გაიაროს მარჯვნივ u სიჩქარით. მოდით გადავიდეთ მითითების ახალ ჩარჩოზე, გადავიდეთ სტრიქონის გასწვრივ u ტალღის სიჩქარის ტოლი სიჩქარით. ეს საცნობარო ჩარჩო ასევე ინერციულია და, შესაბამისად, მასში მოქმედებს ნიუტონის კანონები. მითითების ამ ჩარჩოდან ჩანს, რომ ტალღა არის გაყინული სინუსური ტალღა და სიმის მატერია ამ სინუსური ტალღის გასწვრივ სრიალებს მარცხნივ: სიმის ნებისმიერი წინასწარ ფერადი ელემენტი, როგორც ჩანს, გარბის სინუს ტალღის გასწვრივ. მარცხნივ სიჩქარით.

ბრინჯი. 196. ტალღის გავრცელების სიჩქარის გამოთვლა სტრიქონში. მოდით განვიხილოთ ამ საცნობარო ჩარჩოში სტრიქონის ელემენტი სიგრძით, რომელიც გაცილებით ნაკლებია ტალღის სიგრძეზე იმ მომენტში, როდესაც ის სინუსოიდის მწვერვალზეა (ნახ. 196). მოდით გამოვიყენოთ ნიუტონის მეორე კანონი ამ ელემენტზე. ძალები, რომლებიც მოქმედებენ ელემენტზე სიმის მეზობელი მონაკვეთებიდან, ნაჩვენებია ნახ. 196. ვინაიდან განიხილება განივი ტალღა, რომელშიც სიმებიანი ელემენტების გადაადგილებები პერპენდიკულარულია ტალღის გავრცელების მიმართულებაზე, მაშინ დაძაბულობის ძალის ჰორიზონტალური კომპონენტი. წნევა მუდმივია მთელი სიმის გასწვრივ. ვინაიდან განხილული მონაკვეთის სიგრძეა, არჩეულ ელემენტზე მოქმედი დაძაბულობის ძალების მიმართულებები თითქმის ჰორიზონტალურია და მათი მოდული შეიძლება ჩაითვალოს თანაბარი. ამ ძალების შედეგი მიმართულია ქვემოთ და თანაბარი. განხილული ელემენტის სიჩქარე ტოლია და მიმართულია მარცხნივ, ხოლო მისი სინუსოიდური ტრაექტორიის მცირე მონაკვეთი კეხთან ახლოს შეიძლება ჩაითვალოს რადიუსის წრის რკალად. ამიტომ, ამ სიმებიანი ელემენტის აჩქარება ქვევით და თანაბარია. სიმებიანი ელემენტის მასა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს სიმების მასალის სიმკვრივის სახით და განივი კვეთის ფართობი, რომელიც, ტალღის გავრცელებისას დეფორმაციების სიმცირის გამო, შეიძლება ჩაითვალოს იგივე, რაც ტალღის არარსებობის შემთხვევაში. ნიუტონის მეორე კანონის საფუძველზე. ეს არის მცირე ამპლიტუდის განივი მონოქრომატული ტალღის გავრცელების სასურველი სიჩქარე დაჭიმულ სტრიქონში. ჩანს, რომ ეს დამოკიდებულია მხოლოდ დაჭიმული სიმის მექანიკურ სტრესზე და მის სიმკვრივეზე და არ არის დამოკიდებული ამპლიტუდაზე და ტალღის სიგრძეზე. ეს ნიშნავს, რომ ნებისმიერი სიგრძის განივი ტალღები ვრცელდება დაჭიმულ ძაფში იმავე სიჩქარით. თუ, მაგალითად, ორი მონოქრომატული ტალღა იდენტური ამპლიტუდებითა და მსგავსი სიხშირით ერთდროულად გავრცელდება სტრიქონში, მაშინ ამ მონოქრომატული ტალღების „მყისიერი ფოტოები“ და მიღებული ტალღა ექნება ნახ. 197.

სადაც ერთი ტალღის კეხი ემთხვევა მეორის კეხს, მიღებულ ტალღაში შერევა მაქსიმალურია. ვინაიდან ცალკეული ტალღების შესაბამისი სინუსოიდები z ღერძის გასწვრივ ერთი და იგივე სიჩქარით ეშვება და შედეგად მიღებული მრუდი ფორმის შეცვლის გარეშე გადის იმავე სიჩქარით. გამოდის, რომ ეს ასეა ნებისმიერი ფორმის ტალღის დარღვევასთან დაკავშირებით: ნებისმიერი ტიპის განივი ტალღები ვრცელდება დაჭიმულ ძაფში ფორმის შეცვლის გარეშე. ტალღების დისპერსიის შესახებ. თუ მონოქრომატული ტალღების გავრცელების სიჩქარე არ არის დამოკიდებული ტალღის სიგრძეზე ან სიხშირეზე, მაშინ ამბობენ, რომ არ არსებობს დისპერსია. ნებისმიერი ტალღის ფორმის შენარჩუნება მისი გავრცელების დროს არის დისპერსიის არარსებობის შედეგი. არ არსებობს დისპერსია ნებისმიერი ტიპის ტალღებისთვის, რომლებიც მრავლდებიან უწყვეტ ელასტიურ მედიაში. ეს გარემოება ძალიან აადვილებს გრძივი ტალღების სიჩქარის პოვნას.

გრძივი ტალღების სიჩქარე.

განვიხილოთ, მაგალითად, ფართობის გრძელი ელასტიური ღერო, რომელშიც ვრცელდება გრძივი დარღვევა ციცაბო წინა კიდით. დროთა განმავლობაში ამ ფრონტმა, რომელიც მოძრაობს სიჩქარით, მიაღწიოს წერტილს, რომლის კოორდინატია წინა მხრიდან მარჯვნივ. გარკვეული პერიოდის შემდეგ, წინა ნაწილი მანძილით გადაინაცვლებს მარჯვნივ (სურ. 198). ამ ფენაში ყველა ნაწილაკი ერთი და იგივე სიჩქარით მოძრაობს. დროის ამ პერიოდის შემდეგ, ღეროს ნაწილაკები, რომლებიც იმ მომენტში ტალღის ფრონტზე იმყოფებოდნენ, ღეროს გასწვრივ გადაადგილდებიან მანძილზე. მოდით გამოვიყენოთ იმპულსის შენარჩუნების კანონი ტალღის პროცესში ჩართული ღეროს მასაზე დროთა განმავლობაში. გამოვხატოთ მასაზე მოქმედი ძალა ღეროს ელემენტის დეფორმაციის გზით ჰუკის კანონის გამოყენებით. ღეროს არჩეული ელემენტის სიგრძე ტოლია და მისი სიგრძის ცვლილება ძალის მოქმედებით ტოლია. მაშასადამე, ამ მნიშვნელობის ჩანაცვლებით ჩვენ ვიპოვით, ვიღებთ გრძივი ხმის ტალღების სიჩქარე ელასტიურ ღეროში დამოკიდებულია მხოლოდ იანგის მოდულზე და სიმკვრივეზე. ადვილი მისახვედრია, რომ მეტალების უმეტესობაში ეს სიჩქარე დაახლოებით არის. გრძივი ტალღების სიჩქარე ელასტიურ გარემოში ყოველთვის აღემატება განივი ტალღების სიჩქარეს. შევადაროთ, მაგალითად, გრძივი და განივი ტალღების სიჩქარეები u(გაჭიმულ მოქნილ სტრიქონში. ვინაიდან მცირე დეფორმაციების დროს დრეკადობის მუდმივები არ არის დამოკიდებული გამოყენებულ ძალებზე, გრძივი ტალღების სიჩქარე დაჭიმულ ძაფში არ არის დამოკიდებული მისი პრეტენზია და განისაზღვრება ფორმულით იმისათვის, რომ შევადაროთ ეს სიჩქარე განივი ტალღების მანამდე აღმოჩენილ სიჩქარეს, ჩვენ გამოვხატავთ ფორმულაში შემავალი სიმის დაძაბულობის ძალას ამ წინასწარი დაძაბულობის გამო სიმის ფარდობითი დეფორმაციის გზით. მნიშვნელობის ფორმულით ჩანაცვლებით, ვიღებთ ამდენად, განივი ტალღების სიჩქარე დაძაბულ ტალღებში აღმოჩნდება გრძივი ტალღების სიჩქარეზე, ასე რომ, სტრიქონის ფარდობითი მონაკვეთი გაცილებით ნაკლებია ტალღების გავრცელებისას, ტალღის ენერგია ელასტიურ გარემოში შედგება რხევადი ნაწილაკების კინეტიკური ენერგიისგან და გარემოს ელასტიური დეფორმაციის პოტენციური ენერგიისგან. გრძივი ტალღა შიგნით ელასტიური ღერო. დროის ფიქსირებულ მომენტში, კინეტიკური ენერგია არათანაბრად ნაწილდება ღეროს მოცულობაში, რადგან ღეროს ზოგიერთი წერტილი ამ მომენტში ისვენებს, ზოგი კი, პირიქით, მოძრაობს მაქსიმალური სიჩქარით. იგივე ეხება პოტენციურ ენერგიას, რადგან ამ მომენტში ღეროს ზოგიერთი ელემენტი არ არის დეფორმირებული, ზოგი კი დეფორმირებულია მაქსიმუმამდე. ამიტომ ტალღის ენერგიის განხილვისას ბუნებრივია კინეტიკური და პოტენციური ენერგიების სიმკვრივის შემოღება. ტალღის ენერგიის სიმკვრივე გარემოს თითოეულ წერტილში არ რჩება მუდმივი, მაგრამ პერიოდულად იცვლება ტალღის გავლისას: ენერგია ვრცელდება ტალღასთან ერთად.

რატომ, როდესაც განივი ტალღა ვრცელდება დაჭიმულ სტრიქონში, სიმის დაჭიმვის ძალის გრძივი კომპონენტი ერთნაირია მთელი სიმის გასწვრივ და არ იცვლება ტალღის გავლისას?

რა არის მონოქრომატული ტალღები? როგორ უკავშირდება მონოქრომატული ტალღის სიგრძე გავრცელების სიხშირესა და სიჩქარეს? რა შემთხვევაში ეწოდება ტალღებს გრძივი და რა შემთხვევაში განივი? თვისებრივი მსჯელობის გამოყენებით აჩვენეთ, რომ ტალღის გავრცელების სიჩქარე მეტია, რაც უფრო დიდია ძალა, რომელიც აბრუნებს გარემოს დარღვეული მონაკვეთს წონასწორობის მდგომარეობაში და რაც უფრო ნაკლებია, მით მეტია ამ მონაკვეთის ინერცია. საშუალების რომელი მახასიათებლები განსაზღვრავს გრძივი ტალღების სიჩქარეს და განივი ტალღების სიჩქარეს? როგორ არის დაკავშირებული ასეთი ტალღების სიჩქარე დაჭიმულ ძაფში ერთმანეთთან?

მოძრავი ტალღის კინეტიკური ენერგიის სიმკვრივე.

განვიხილოთ კინეტიკური ენერგიის სიმკვრივე განტოლებით აღწერილ მონოქრომატულ დრეკად ტალღაში. მოდით ავირჩიოთ პატარა ელემენტი სიბრტყეებს შორის ღეროში, რომ მისი სიგრძე არადეფორმირებულ მდგომარეობაში იყოს ტალღის სიგრძეზე ბევრად ნაკლები. მაშინ ამ ელემენტში ღეროს ყველა ნაწილაკების სიჩქარე ტალღის გავრცელების დროს შეიძლება ერთნაირად ჩაითვალოს. ფორმულის გამოყენებით ვპოულობთ სიჩქარეს, განვიხილავთ მას დროის ფუნქციად და განვიხილავთ იმ მნიშვნელობას, რომელიც ახასიათებს მოცემული ღეროს ელემენტის პოზიციის დაფიქსირებას. ღეროს არჩეული ელემენტის მასა, შესაბამისად მისი კინეტიკური ენერგია დროის მომენტში არის გამოხატვის გამოყენებით, ჩვენ ვპოულობთ კინეტიკური ენერგიის სიმკვრივეს დროის მომენტში. პოტენციური ენერგიის სიმკვრივე. მოდით გადავიდეთ ტალღის პოტენციური ენერგიის სიმკვრივის გამოთვლაზე. ვინაიდან ღეროს შერჩეული ელემენტის სიგრძე ტალღის სიგრძესთან შედარებით მცირეა, ტალღით გამოწვეული ამ ელემენტის დეფორმაცია შეიძლება ჩაითვალოს ერთგვაროვანად. მაშასადამე, პოტენციური დაძაბულობის ენერგია შეიძლება ჩაიწეროს, როგორც განსახილველი ღეროს ელემენტის გახანგრძლივება, რომელიც გამოწვეულია გამვლელი ტალღით. ამ გაფართოების მოსაძებნად, თქვენ უნდა გაითვალისწინოთ თვითმფრინავების პოზიცია, რომლებიც ზღუდავენ შერჩეულ ელემენტს დროის გარკვეულ მომენტში. ნებისმიერი სიბრტყის მყისიერი პოზიცია, რომლის წონასწორობის პოზიცია ხასიათდება კოორდინატით, განისაზღვრება ფუნქციით განხილული ფუნქციით ფიქსირებულზე. მაშასადამე, განხილული ღეროს ელემენტის დრეკადობა, როგორც ჩანს ნახ. 199, უდრის ამ ელემენტის ფარდობითი გახანგრძლივება არის თუ ამ გამოსახულებაში მივდივართ ლიმიტამდე at, მაშინ ის გადაიქცევა ფუნქციის წარმოებულად ცვლადის მიმართ ფიქსირებული at. ფორმულის გამოყენებით ვიღებთ

ბრინჯი. 199. ღეროს ფარდობითი დრეკადობის გამოსათვლელად ახლა პოტენციური ენერგიის გამოხატულება იღებს ფორმას და პოტენციური ენერგიის სიმკვრივეს დროის მომენტში არის მოგზაური ტალღის ენერგია. ვინაიდან გრძივი ტალღების გავრცელების სიჩქარე, ფორმულებში მარჯვენა მხარეები ემთხვევა ერთმანეთს. ეს ნიშნავს, რომ მიმავალი გრძივი ელასტიური ტალღის დროს კინეტიკური და პოტენციური ენერგიების სიმკვრივეები დროის ნებისმიერ მომენტში ტოლია გარემოს ნებისმიერ წერტილში. ტალღის ენერგიის სიმკვრივის დამოკიდებულება კოორდინატზე ფიქსირებულ დროს ნაჩვენებია ნახ. 200. აღვნიშნოთ, რომ ლოკალიზებული რხევებისგან განსხვავებით (ოსცილატორი), სადაც კინეტიკური და პოტენციური ენერგიები იცვლება ანტიფაზაში, მოგზაურობის ტალღაში კინეტიკური და პოტენციური ენერგიების რხევები ხდება ერთ ფაზაში. კინეტიკური და პოტენციური ენერგია გარემოს თითოეულ წერტილში ერთდროულად აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობებს და ერთდროულად ხდება ნულოვანი. კინეტიკური და პოტენციური ენერგიების სიმკვრივის მყისიერი მნიშვნელობების თანასწორობა არის გარკვეული მიმართულებით გავრცელებული ტალღების მოგზაურობის ტალღების ზოგადი თვისება. ჩანს, რომ ეს ასევე ეხება განივი ტალღებს დაჭიმულ მოქნილ სიმებში. ბრინჯი. 200. საშუალო და ენერგიის სიმკვრივის ნაწილაკების გადაადგილება მოძრავ ტალღაში

აქამდე ჩვენ განვიხილავდით ტალღების გავრცელებას სისტემაში, რომელსაც აქვს უსასრულო გაფართოება მხოლოდ ერთი მიმართულებით: ქანქარების ჯაჭვში, სიმებში, ღეროში. მაგრამ ტალღებს ასევე შეუძლიათ გავრცელება გარემოში, რომელსაც აქვს უსასრულო ზომები ყველა მიმართულებით. ასეთ უწყვეტ გარემოში ტალღები სხვადასხვა ტიპისაა, მათი აგზნების მეთოდის მიხედვით. თვითმფრინავის ტალღა. თუ, მაგალითად, ტალღა წარმოიქმნება უსასრულო სიბრტყის ჰარმონიული რხევების შედეგად, მაშინ ერთგვაროვან გარემოში ის ვრცელდება ამ სიბრტყის პერპენდიკულარული მიმართულებით. ასეთ ტალღაში, გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულარულ ნებისმიერ სიბრტყეზე მდებარე გარემოს ყველა წერტილის გადაადგილება ხდება ზუსტად იმავე გზით. თუ ტალღის ენერგია არ შეიწოვება გარემოში, მაშინ საშუალო წერტილების რხევების ამპლიტუდა ყველგან ერთნაირია და მათი გადაადგილება მოცემულია ფორმულით. ასეთ ტალღას სიბრტყე ტალღას უწოდებენ.

სფერული ტალღა.

სხვადასხვა ტიპის სფერული ტალღა იქმნება ერთგვაროვან იზოტროპულ ელასტიურ გარემოში პულსირებული ბურთით. ასეთი ტალღა ერთი და იგივე სიჩქარით ვრცელდება ყველა მიმართულებით. მისი ტალღური ზედაპირები, მუდმივი ფაზის ზედაპირები, კონცენტრული სფეროებია. გარემოში ენერგიის შთანთქმის არარსებობის შემთხვევაში, ადვილია სფერული ტალღის ამპლიტუდის დამოკიდებულების დადგენა ცენტრამდე დაშორებაზე. ვინაიდან ტალღის ენერგიის ნაკადი, ამპლიტუდის კვადრატის პროპორციული, ერთნაირია ნებისმიერი სფეროს გავლით, ტალღის ამპლიტუდა მცირდება ცენტრიდან დაშორების უკუპროპორციულად. გრძივი სფერული ტალღის განტოლებას აქვს ფორმა, სადაც არის რხევების ამპლიტუდა ტალღის ცენტრიდან დაშორებით.

როგორ არის დამოკიდებული მოძრავი ტალღის მიერ გადაცემული ენერგია ტალღის სიხშირეზე და ამპლიტუდაზე?

რა არის თვითმფრინავის ტალღა? სფერული ტალღა? როგორ არის დამოკიდებული სიბრტყე და სფერული ტალღების ამპლიტუდა მანძილზე?

ახსენით, რატომ იცვლება მოგზაურობის ტალღაში კინეტიკური ენერგია და პოტენციური ენერგია იმავე ფაზაში.

ელასტიური ტალღები, რომლებიც გავრცელდება მყარის თავისუფალ საზღვრებზე ან მყარის საზღვრის გასწვრივ სხვა მედიასთან

ანიმაცია

აღწერა

ზედაპირული ტალღების არსებობა (SW) არის გრძივი და (ან) განივი დრეკადი ტალღების ურთიერთქმედების შედეგი, როდესაც ეს ტალღები აისახება ბრტყელი საზღვრიდან სხვადასხვა მედიას შორის გადაადგილების კომპონენტების გარკვეულ სასაზღვრო პირობებში. მყარ სხეულებში PV ორი კლასია: ვერტიკალური პოლარიზებით, რომელშიც ნაწილაკების ვიბრაციული გადაადგილების ვექტორი განლაგებულია სასაზღვრო ზედაპირის პერპენდიკულარულ სიბრტყეში და ჰორიზონტალური პოლარიზებით, რომელშიც ნაწილაკების გადაადგილების ვექტორია. საშუალო არის სასაზღვრო ზედაპირის პარალელურად.

PV-ის ყველაზე გავრცელებული განსაკუთრებული შემთხვევები მოიცავს შემდეგს.

1) რეილის ტალღები (ან რეილის ტალღები), რომლებიც მრავლდებიან მყარი სხეულის საზღვრის გასწვრივ ვაკუუმით ან საკმაოდ იშვიათი აირისებრი გარემოთი. ამ ტალღების ენერგია ლოკალიზებულია ზედაპირულ ფენაში, რომლის სისქეა l-დან 2 ლ-მდე, სადაც l არის ტალღის სიგრძე. რეილის ტალღაში ნაწილაკები მოძრაობენ ელიფსების გასწვრივ, რომელთა ძირითადი ნახევრადღერძი w საზღვრის პერპენდიკულარულია, ხოლო მცირე ნახევარღერძი u ტალღის გავრცელების მიმართულების პარალელურია (ნახ. 1a).

ზედაპირის ელასტიური რეილის ტალღა მყარი სხეულის თავისუფალ საზღვარზე

ბრინჯი. 1ა

აღნიშვნები:

რეილის ტალღების ფაზური სიჩქარე არის c R » 0,9c t, სადაც c t არის სიბრტყის განივი ტალღის ფაზის სიჩქარე.

2) რეილის ტიპის დამსხვრეული ტალღები მყარი სხეულის საზღვარზე სითხესთან, იმ პირობით, რომ ფაზის სიჩქარე სითხეში L-ით< с R в твердом теле (что справедливо почти для всех реальных сред). Эта волна непрерывно излучает энергию в жидкость, образуя в ней отходящую от границы неоднородную волну (рис. 1б).

რეილის ტიპის ზედაპირული ელასტიური დამთრგუნველი ტალღა მყარი სხეულისა და სითხის საზღვარზე

ბრინჯი. 1ბ

აღნიშვნები:

x არის ტალღის გავრცელების მიმართულება;

u,w - ნაწილაკების გადაადგილების კომპონენტები;

მრუდები ასახავს გადაადგილების ამპლიტუდის ცვლილებების პროგრესირებას საზღვრიდან დაშორებით;

დახრილი ხაზები გამავალი ტალღის წინა მხარეა.

ამ ტალღის ფაზის სიჩქარე უდრის R-ს, პროცენტამდე, ხოლო შესუსტების კოეფიციენტი ტალღის სიგრძეზე al~ 0,1. გადაადგილებისა და სტრესების სიღრმის განაწილება იგივეა, რაც რეილის ტალღაში.

3) ვერტიკალური პოლარიზაციის მქონე უწყვეტი ტალღა, რომელიც მოძრაობს სითხისა და მყარის საზღვრის გასწვრივ L-ზე ნაკლები სიჩქარით (და, შესაბამისად, მყარ სხეულში გრძივი და განივი ტალღების სიჩქარეზე ნაკლები). ამ PV-ს სტრუქტურა სრულიად განსხვავდება რეილის ტალღისგან. იგი შედგება სუსტად არაჰომოგენური ტალღისგან სითხეში, რომლის ამპლიტუდა ნელ-ნელა მცირდება საზღვრიდან დაშორებით და ორი ძლიერ არაერთგვაროვანი გრძივი და განივი ტალღისგან მყარში (ნახ. 1c).

დაუცველი PV მყარი-თხევადი ინტერფეისით

ბრინჯი. 1c

აღნიშვნები:

x არის ტალღის გავრცელების მიმართულება;

u,w - ნაწილაკების გადაადგილების კომპონენტები;

მრუდები ასახავს გადაადგილების ამპლიტუდის ცვლილებების პროგრესირებას საზღვრიდან დაშორებით.

ტალღის ენერგია და ნაწილაკების მოძრაობა ლოკალიზებულია ძირითადად სითხეში.

4) სტოუნლის ტალღა, რომელიც ვრცელდება ორი მყარი მედიის ბრტყელი საზღვრის გასწვრივ, რომელთა დრეკადობის მოდულები და სიმკვრივეები დიდად არ განსხვავდება. ასეთი ტალღა შედგება (ნახ. 1დ) თითქოს ორი რეილის ტალღისგან - თითო თითოეულ გარემოში.

ზედაპირის ელასტიური სტონლის ტალღა ორი მყარი მედიის ინტერფეისზე

ბრინჯი. 1გრ

აღნიშვნები:

x არის ტალღის გავრცელების მიმართულება;

u,w - ნაწილაკების გადაადგილების კომპონენტები;

მრუდები ასახავს გადაადგილების ამპლიტუდის ცვლილებების პროგრესირებას საზღვრიდან დაშორებით.

გადაადგილების ვერტიკალური და ჰორიზონტალური კომპონენტები თითოეულ გარემოში მცირდება საზღვრიდან დაშორებით ისე, რომ ტალღის ენერგია კონცენტრირებულია ~l სისქის ორ სასაზღვრო ფენაში. სტოუნლის ტალღის ფაზის სიჩქარე ნაკლებია გრძივი და განივი ტალღების ფაზური სიჩქარის მნიშვნელობებზე ორივე მიმდებარე მედიაში.

5) სასიყვარულო ტალღები - სდ ჰორიზონტალური პოლარიზებით, რომელსაც შეუძლია გავრცელდეს მყარი ნახევარსივრცის საზღვარზე მყარი შრის მქონე (ნახ. 1ე).

ზედაპირის ელასტიური სიყვარულის ტალღა საზღვარზე "მყარი ნახევარსივრცე - მყარი ფენა"

ბრინჯი. 1დ

აღნიშვნები:

x არის ტალღის გავრცელების მიმართულება;

მრუდები ასახავს გადაადგილების ამპლიტუდის ცვლილებების პროგრესირებას საზღვრიდან დაშორებით.

ეს ტალღები წმინდა განივია: მათ აქვთ მხოლოდ ერთი გადაადგილების კომპონენტი v და ელასტიური დეფორმაცია სიყვარულის ტალღაში არის სუფთა ათვლა. ფენაში (ინდექსი 1) და ნახევარ სივრცეში (ინდექსი 2) გადაადგილებები აღწერილია გამონათქვამებით:

v 1 = (A ¤ cos(s 1 h)) cos(s 1 (h - z))sin(w t - kx) ;

v 2 = A H exp(s 2 z) sin(w t - kx ),

სადაც t არის დრო;

w - წრიული სიხშირე;

s 1 = ( k t1 2 - k 2 )1/2;

s 2 = (k 2 - k t2 2 )1/2;

k არის სიყვარულის ტალღის ტალღის რიცხვი;

k t1, k t2 - განივი ტალღების ტალღური რიცხვები ფენაში და ნახევარ სივრცეში, შესაბამისად;

h - ფენის სისქე;

A არის თვითნებური მუდმივი.

v 1 და v 2-ის გამონათქვამებიდან ირკვევა, რომ ფენაში გადაადგილებები ნაწილდება კოსინუსის გასწვრივ, ხოლო ნახევარსივრცეში ისინი ექსპონენტურად მცირდება სიღრმესთან ერთად. სიყვარულის ტალღები ხასიათდება სიჩქარის დისპერსიით. მცირე ფენების სისქეზე, სიყვარულის ტალღის ფაზური სიჩქარე მიდრეკილია ნაყარი განივი ტალღის ფაზური სიჩქარისკენ ნახევარ სივრცეში. w h ¤ c t2 >>1-სთვის სიყვარულის ტალღები არსებობს რამდენიმე მოდიფიკაციის სახით, რომელთაგან თითოეული შეესაბამება გარკვეული რიგის ნორმალურ ტალღას.

ტალღები ასევე განიხილება სითხის თავისუფალ ზედაპირზე ან ორ შეურევ სითხეს შორის ინტერფეისზე. ასეთი PV წარმოიქმნება გარე გავლენის გავლენის ქვეშ, მაგალითად, ქარი, რომელიც ხსნის სითხის ზედაპირს წონასწორული მდგომარეობიდან. თუმცა, ამ შემთხვევაში ელასტიური ტალღები ვერ იარსებებს. აღმდგენი ძალების ხასიათიდან გამომდინარე, გამოიყოფა 3 ტიპის PV: გრავიტაციული, გამოწვეული ძირითადად გრავიტაციით; კაპილარული, გამოწვეული ძირითადად ზედაპირული დაძაბულობის ძალებით; გრავიტაციულ-კაპილარული (იხ. FE-ის აღწერა „ზედაპირის ტალღები სითხეში“).

დროის მახასიათებლები

დაწყების დრო (log to -3 to -1);

სიცოცხლის ხანგრძლივობა (log tc -1-დან 3-მდე);

დეგრადაციის დრო (log td -1-დან 1-მდე);

განვითარების ოპტიმალური დრო (log tk 0-დან 1-მდე).

დიაგრამა:

ეფექტის ტექნიკური განხორციელებები

ეფექტის ტექნიკური განხორციელება

რეილის ტალღა შეიძლება მივიღოთ საკმარისად გაფართოებული მყარი სხეულის თავისუფალ ზედაპირზე (მყარი ჰაერის საზღვარი). ამისათვის დრეკადი ტალღების გამომცემი (გრძივი, განივი) თავსდება სხეულის ზედაპირზე (ნახ. 2), თუმცა, პრინციპში, ტალღების წყარო შეიძლება მდებარეობდეს გარემოს შიგნითაც გარკვეულ სიღრმეზე (მიწისძვრა). წყარო მოდელი).

რეილის ტალღის წარმოქმნა მყარი სხეულის თავისუფალ საზღვარზე

ბრინჯი. 2

ეფექტის გამოყენება

იმის გამო, რომ სეისმური PV-ები სუსტად მცირდება მანძილით, PV-ები, უპირველეს ყოვლისა, Rayleigh და Love, გამოიყენება გეოფიზიკაში დედამიწის ქერქის სტრუქტურის დასადგენად. ულტრაბგერითი ხარვეზის გამოვლენისას PV გამოიყენება ნიმუშის ზედაპირისა და ზედაპირული ფენის ყოვლისმომცველი არა-დესტრუქციული ტესტირებისთვის. აკუსტოელექტრონიკაში (AE), PV-ს გამოყენებით, შესაძლებელია მიკროელექტრონული სქემების შექმნა ელექტრული სიგნალების დასამუშავებლად. PV-ს უპირატესობები AE მოწყობილობებში არის კონვერტაციის დაბალი დანაკარგები PV-ს აგზნების და მიღების დროს, ტალღის ფრონტის ხელმისაწვდომობა, რაც საშუალებას გაძლევთ აიღოთ სიგნალი და აკონტროლოთ ტალღის გავრცელება ხმის მილსადენის ნებისმიერ წერტილში და ა.შ.

AE მოწყობილობების მაგალითი PV-ზე: რეზონატორი (ნახ. 3).

რეზონანსული სტრუქტურა ზედაპირულ აკუსტიკური ტალღებზე

ბრინჯი. 3

აღნიშვნები:

1 - კონვერტორი;

2 - რეფლექტორული სისტემა (ლითონის ელექტროდები ან ღარები).

ხარისხის ფაქტორი 104-მდე, დაბალი დანაკარგები (5 დბ-ზე ნაკლები), სიხშირის დიაპაზონი 30 - 1000 MHz. ოპერაციული პრინციპი. რეფლექტორებს 2 შორის იქმნება მდგარი PV, რომელიც წარმოიქმნება და მიიღება გადამყვანი 1-ის მიერ.

ლიტერატურა

1. ულტრაბგერა / ედ. ი.პ. გოლიამინა.- მ.: საბჭოთა ენციკლოპედია, 1979.- გვ. 400.

2. ბრეხოვსკი ლ.მ., გონჩაროვი ვ.ვ. შესავალი უწყვეტი მექანიკაში - მ.: ნაუკა, 1982 წ.

საკვანძო სიტყვები

• დიაპაზონი
• ზედაპირული ტალღა
• რეილის ტალღა
• სიყვარულის ტალღა
• სტონლის ტალღა
• ვერტიკალურად პოლარიზებული ტალღა
• ჰორიზონტალურად პოლარიზებული ტალღა
• ტალღის სიგრძე
• ტალღის სიჩქარე
• სიჩქარის დისპერსია
• სიხშირე

საბუნებისმეტყველო მეცნიერებების სექციები:

ზედაპირული აკუსტიკური ტალღები(SAW) - ელასტიური ტალღები, რომლებიც ვრცელდება მყარი სხეულის ზედაპირის გასწვრივ ან საზღვრის გასწვრივ სხვა მედიასთან. ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები იყოფა ორ ტიპად: ვერტიკალური პოლარიზებით და ჰორიზონტალური პოლარიზებით ( სიყვარულის ტალღები).

ზედაპირული ტალღების ყველაზე გავრცელებული განსაკუთრებული შემთხვევები მოიცავს შემდეგს:

• რეილის ტალღები(ან რეილი), კლასიკური გაგებით, დრეკადი ნახევრად სივრცის საზღვრის გავრცელება ვაკუუმით ან საკმაოდ იშვიათი აირისებრი გარემოთი.
• მყარი-თხევადი ინტერფეისით.
• , გადის თხევადი და მყარი სხეულის საზღვარზე
• Stoneleigh Wave, მრავლდება ორი მყარი მედიის ბრტყელი საზღვრის გასწვრივ, რომელთა დრეკადობის მოდული და სიმკვრივე დიდად არ განსხვავდება.
• სიყვარულის ტალღები- ზედაპირული ტალღები ჰორიზონტალური პოლარიზებით (SH ტიპის), რომელსაც შეუძლია გავრცელდეს ელასტიური ფენის სტრუქტურაში ელასტიურ ნახევარ სივრცეში.

ენციკლოპედიური YouTube

1 / 3

✪ სეისმური ტალღები

✪ გრძივი და განივი ტალღები. Ხმის ტალღები. გაკვეთილი 120

✪ ლექცია მეშვიდე: ტალღები

სუბტიტრები

ამ ვიდეოში მინდა ცოტა განვიხილო სეისმური ტალღები. დავწეროთ თემა. ჯერ ერთი, ისინი თავისთავად ძალიან საინტერესოა და მეორეც, ძალიან მნიშვნელოვანია დედამიწის სტრუქტურის გასაგებად. თქვენ უკვე ნახეთ ჩემი ვიდეო დედამიწის ფენების შესახებ და სწორედ სეისმური ტალღების წყალობით დავასკვენით რა ფენებისგან შედგება ჩვენი პლანეტა. და მიუხედავად იმისა, რომ სეისმური ტალღები ჩვეულებრივ ასოცირდება მიწისძვრებთან, ისინი რეალურად ნებისმიერი ტალღაა, რომელიც მოძრაობს მიწის გასწვრივ. ისინი შეიძლება მოვიდეს მიწისძვრიდან, ძლიერი აფეთქებიდან, ყველაფერი, რასაც შეუძლია დიდი ენერგიის გაგზავნა პირდაპირ მიწასა და ქვაში. ამრიგად, არსებობს სეისმური ტალღების ორი ძირითადი ტიპი. და ჩვენ უფრო მეტ ყურადღებას გავამახვილებთ ერთ მათგანზე. პირველი არის ზედაპირული ტალღები. მოდი ჩავწეროთ. მეორე არის სხეულის ტალღები. ზედაპირული ტალღები უბრალოდ ტალღებია, რომლებიც მოძრაობენ რაღაცის ზედაპირზე. ჩვენს შემთხვევაში, დედამიწის ზედაპირზე. აქ, ილუსტრაციაზე, ხედავთ, როგორ გამოიყურება ზედაპირული ტალღები. ისინი ჰგავს ტალღებს, რომლებიც ჩანს წყლის ზედაპირზე. არსებობს ორი სახის ზედაპირული ტალღები: რეილის ტალღები და სიყვარულის ტალღები. დეტალებს არ შევეხები, მაგრამ აქ ხედავთ, რომ რეილის ტალღები მაღლა და ქვევით მოძრაობენ. სწორედ აქ მოძრაობს დედამიწა მაღლა და ქვევით. აქ ქვევით მოძრაობს. აი ეს არის. შემდეგ კი - ისევ ქვემოთ. როგორც ჩანს, ტალღა გადის დედამიწაზე. სიყვარულის ტალღები, თავის მხრივ, გვერდით მოძრაობენ. ანუ, აქ ტალღა არ მოძრაობს ზევით-ქვევით, არამედ, თუ ტალღის მიმართულებით იყურებით, მარცხნივ მოძრაობს. აქ ის მოძრაობს მარჯვნივ. აქ - მარცხნივ. აქ - ისევ მარჯვნივ. ორივე შემთხვევაში ტალღის მოძრაობა პერპენდიკულარულია მისი მოძრაობის მიმართულებაზე. ზოგჯერ ასეთ ტალღებს განივი ტალღები ეწოდება. და ისინი, როგორც ვთქვი, წყალში ტალღებივით არიან. სხეულის ტალღები ბევრად უფრო საინტერესოა, რადგან, პირველ რიგში, ისინი ყველაზე სწრაფი ტალღებია. გარდა ამისა, სწორედ ეს ტალღები გამოიყენება დედამიწის სტრუქტურის შესასწავლად. სხეულის ტალღები ორი ტიპისაა. არსებობს P- ტალღები, ანუ პირველადი ტალღები. და S- ტალღები, ან მეორადი. მათი ნახვა აქ შეიძლება. ასეთი ტალღები არის ენერგია, რომელიც მოძრაობს სხეულში. და არა მხოლოდ მის ზედაპირზე. ასე რომ, ამ სურათზე, რომელიც გადმოვწერე ვიკიპედიიდან, ხედავთ, როგორ ურტყამს დიდ ქვას ჩაქუჩით. და როცა ჩაქუჩი ქვას ურტყამს... ნება მომეცით გადავხატო უფრო დიდი. აი მე მექნება ქვა და ჩაქუჩს დავარტყამ. ის შეკუმშავს ქვას სადაც მოხვდება. შემდეგ ზემოქმედებისგან მიღებული ენერგია მოლეკულებს უბიძგებს, რომლებიც მეზობელ მოლეკულებს შეეჯახებიან. და ეს მოლეკულები დაეჯახება მოლეკულებს მათ უკან და ისინი, თავის მხრივ, მათ გვერდით მოლეკულებში. გამოდის, რომ ქვის ეს შეკუმშული ნაწილი ტალღად მოძრაობს. ეს არის შეკუმშული მოლეკულები, ისინი დაეჯახა მოლეკულებს იქვე და შემდეგ აქ ქვა უფრო მკვრივი გახდება. პირველი მოლეკულები, რომლებმაც დაიწყეს მთელი მოძრაობა, დაუბრუნდებიან თავის ადგილს. ამიტომ, შეკუმშვა გადავიდა და გადავა. ეს იწვევს შეკუმშვის ტალღას. თქვენ ურტყამთ ამას ჩაქუჩით და მიიღებთ ცვალებად სიმკვრივეს, რომელიც მოძრაობს ტალღის მიმართულებით. ჩვენს შემთხვევაში, მოლეკულები ერთი და იგივე ღერძის გასწვრივ მოძრაობენ წინ და უკან. ტალღის მიმართულების პარალელურად. ეს არის P- ტალღები. P ტალღებს შეუძლია ჰაერში გადაადგილება. არსებითად, ხმის ტალღები არის შეკუმშვის ტალღები. მათ შეუძლიათ გადაადგილება როგორც თხევადი, ასევე მყარი. და გარემოდან გამომდინარე, ისინი მოძრაობენ სხვადასხვა სიჩქარით. ჰაერში ისინი მოძრაობენ 330 მ/წმ სიჩქარით, რაც არც ისე ნელია ყოველდღიური ცხოვრებისთვის. სითხეში ისინი მოძრაობენ 1500 მ/წმ სიჩქარით. გრანიტში კი, რომელიც დედამიწის ზედაპირის უმეტეს ნაწილს შეადგენს, ისინი მოძრაობენ 5000 მ/წმ სიჩქარით. ნება მომეცით დავწერო ეს. 5000 მეტრი, ანუ 5 კმ/წმ გრანიტში. და ახლა დავხატავ S ტალღებს, რადგან ეს ძალიან პატარაა. თუ ამ უბანს ჩაქუჩით დაარტყამთ, დარტყმის ძალა ქვას დროებით გვერდზე გადაიტანს. ოდნავ დეფორმირებული იქნება და თან ქვის მიმდებარე მონაკვეთსაც გაიყვანს. შემდეგ ზემოდან ეს კლდე ჩამოიშლება და თავდაპირველად დარტყმული კლდე მაღლა დაბრუნდება. და დაახლოებით ერთი მილიწამის შემდეგ, ქვის ფენა ზემოდან ოდნავ დეფორმირდება მარჯვნივ. შემდეგ კი, დროთა განმავლობაში, დეფორმაცია ზევით გადავა. გაითვალისწინეთ, რომ ამ შემთხვევაში ტალღა ასევე მაღლა მოძრაობს. მაგრამ მასალის მოძრაობა აღარ არის ღერძის პარალელურად, როგორც P- ტალღებში, არამედ პერპენდიკულარულია. ამ პერპენდიკულარულ ტალღებს ასევე უწოდებენ განივი ვიბრაციას. ნაწილაკების მოძრაობა პერპენდიკულარულია ტალღის მოძრაობის ღერძზე. ეს არის S- ტალღები. ისინი მოძრაობენ ოდნავ ნელა ვიდრე P- ტალღები. ამიტომ, თუ მიწისძვრა მოხდა, თქვენ ჯერ P ტალღებს იგრძნობთ. შემდეგ კი, P- ტალღების სიჩქარის დაახლოებით 60%-ზე, S- ტალღები მოვა. ასე რომ, დედამიწის სტრუქტურის გასაგებად, მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ S ტალღებს შეუძლიათ გადაადგილება მხოლოდ მყარ მატერიაში. მოდით ჩავწეროთ ეს. შეიძლება ითქვას, რომ წყალზე განივი ტალღები დაინახეთ. მაგრამ იყო ზედაპირული ტალღები. და ჩვენ განვიხილავთ სხეულის ტალღებს. ტალღები, რომლებიც მოძრაობენ წყლის მოცულობის ფარგლებში. წარმოსადგენად რომ გაგიადვილდეს, წყალს დავხატავ, ვთქვათ, აქ იქნება აუზი. Კონტექსტში. Რაღაც მაგდაგვარი. დიახ, უკეთესად დახატვა შემეძლო. ასე რომ, აქ არის აუზის ამოჭრილი ხედი და იმედი მაქვს, რომ მიხვდებით, რა ხდება მასში. და თუ შეკუმშოს წყლის ნაწილს, მაგალითად, რაღაც ძალიან დიდის დარტყმით, წყალი სწრაფად შეიკუმშება. P- ტალღა გადაადგილებას შეძლებს, რადგან წყლის მოლეკულები დაეჯახება მათ გვერდით მოლეკულებს, რომლებიც დაეჯახება მათ უკან მოლეკულებს. და ეს შეკუმშვა, ეს P- ტალღა გადავა ჩემი ზემოქმედების მიმართულებით. ეს აჩვენებს, რომ P- ტალღას შეუძლია გადაადგილება როგორც სითხეებში, ასევე, მაგალითად, ჰაერში. ჯარიმა. და გახსოვდეთ, რომ ჩვენ ვსაუბრობთ წყალქვეშა ტალღებზე. არა ზედაპირებზე. ჩვენი ტალღები წყლის მოცულობით მოძრაობენ. დავუშვათ, რომ ავიღეთ ჩაქუჩი და გვერდიდან დავაჯექით წყლის მოცემულ მოცულობას. და ეს მხოლოდ შეკუმშვის ტალღას შექმნის ამ მიმართულებით. და მეტი არაფერი. განივი ტალღა არ წარმოიქმნება, რადგან ტალღას არ გააჩნია ელასტიურობა, რაც მის ნაწილებს რხევის საშუალებას აძლევს გვერდიდან მხარეს. S- ტალღა მოითხოვს ელასტიურობას, რომელიც მხოლოდ მყარ სხეულებშია. შემდგომში გამოვიყენებთ P ტალღების თვისებებს, რომლებსაც შეუძლიათ ჰაერში, სითხეებსა და მყარ სხეულებში გადაადგილება, და S ტალღების თვისებებს, რათა გავიგოთ, რისგან შედგება დედამიწა. სუბტიტრები Amara.org საზოგადოების მიერ

რეილის ტალღები

დამსხვრეული რეილის ტალღები

დატენიანებული რეილის ტიპის ტალღები მყარი-თხევადი ინტერფეისზე.

უწყვეტი ტალღა ვერტიკალური პოლარიზებით

უწყვეტი ტალღა ვერტიკალური პოლარიზებით, სითხისა და მყარის საზღვრის გასწვრივ მოცემულ გარემოში ბგერის სიჩქარით.

ტალღა(ტალღა, ტალღა, ზღვა) - წარმოიქმნება სითხისა და ჰაერის ნაწილაკების გადაბმის გამო; წყლის გლუვ ზედაპირზე სრიალისას თავდაპირველად ჰაერი ქმნის ტალღებს და მხოლოდ ამის შემდეგ, მის დახრილ ზედაპირებზე მოქმედებით, თანდათან ვითარდება წყლის მასის აგზნება. გამოცდილებამ აჩვენა, რომ წყლის ნაწილაკებს არ აქვთ წინ მოძრაობა; მოძრაობს მხოლოდ ვერტიკალურად. ზღვის ტალღები არის წყლის მოძრაობა ზღვის ზედაპირზე, რომელიც ხდება გარკვეული ინტერვალებით.

ტალღის უმაღლესი წერტილი ე.წ სავარცხელიან ტალღის ზევით და ყველაზე დაბალი წერტილი არის ერთადერთი. სიმაღლეტალღის არის მანძილი მწვერვალიდან მის ფუძემდე და სიგრძეეს არის მანძილი ორ ქედს ან ძირს შორის. დრო ორ ღერძს ან ღრმულს შორის ეწოდება პერიოდიტალღები.

ძირითადი მიზეზები

საშუალოდ, ტალღის სიმაღლე ოკეანეში შტორმის დროს 7-8 მეტრს აღწევს, როგორც წესი, ის შეიძლება გაიჭიმოს სიგრძით - 150 მეტრამდე და ქარიშხლის დროს 250 მეტრამდე.

უმეტეს შემთხვევაში, ზღვის ტალღები იქმნება ქარის მიერ. ასეთი ტალღების სიძლიერე და ზომა დამოკიდებულია ქარის სიძლიერეზე, ასევე მის ხანგრძლივობასა და „აჩქარებაზე“ - ბილიკის სიგრძეზე, რომლის გასწვრივ ქარი მოქმედებს წყალზე. ზედაპირი. ზოგჯერ ტალღები, რომლებიც სანაპიროზე მოხვდა, შეიძლება წარმოიშვას სანაპიროდან ათასობით კილომეტრში. მაგრამ არსებობს მრავალი სხვა ფაქტორი ზღვის ტალღების წარმოქმნაში: ეს არის მთვარისა და მზის მოქცევის ძალები, ატმოსფერული წნევის რყევები, წყალქვეშა ვულკანების ამოფრქვევები, წყალქვეშა მიწისძვრები და ზღვის გემების მოძრაობა.

სხვა წყლის ობიექტებში დაფიქსირებული ტალღები შეიძლება იყოს ორი ტიპის:

1) ქარიქარის მიერ შექმნილი, რომელიც იძენს მდგრად ხასიათს მას შემდეგ, რაც ქარი შეწყვეტს მოქმედებას და უწოდებენ დამყარებულ ტალღებს, ანუ ადიდებას; ქარის ტალღები წარმოიქმნება წყლის ზედაპირზე ქარის მოქმედებით (ჰაერის მასების მოძრაობა), ანუ ინექცია. ტალღების რხევის მოძრაობების მიზეზი ადვილი გასაგები ხდება, თუ შეამჩნევთ იმავე ქარის ზემოქმედებას ხორბლის მინდვრის ზედაპირზე. აშკარად ჩანს ქარის ნაკადების შეუსაბამობა, რომელიც ქმნის ტალღებს.

2) მოძრაობის ტალღები, ან მდგარი ტალღები, წარმოიქმნება მიწისძვრების დროს ფსკერზე ძლიერი ბიძგების შედეგად ან აღგზნებულია, მაგალითად, ატმოსფერული წნევის მკვეთრი ცვლილებით. ამ ტალღებს ასევე უწოდებენ ერთ ტალღებს.

მოქცევისა და დინებისგან განსხვავებით, ტალღები არ ანაცვლებენ წყლის მასებს. ტალღები მოძრაობენ, მაგრამ წყალი ადგილზე რჩება. ნავი, რომელიც ტალღებზე ქანაობს, ტალღასთან ერთად არ ცურავს. მას შეეძლება ოდნავ გადაადგილება დახრილ ფერდობზე მხოლოდ დედამიწის მიზიდულობის ძალის წყალობით. წყლის ნაწილაკები ტალღაში მოძრაობენ რგოლების გასწვრივ. რაც უფრო შორს არის ეს რგოლები ზედაპირიდან, მით უფრო პატარა ხდება და, ბოლოს და ბოლოს, მთლიანად ქრება. წყალქვეშა ნავში 70-80 მეტრის სიღრმეზე ყოფნისას თქვენ ვერ იგრძნობთ ზღვის ტალღების ეფექტს ზედაპირზე ყველაზე ძლიერი შტორმის დროსაც კი.

ზღვის ტალღების სახეები

ტალღებს შეუძლიათ დიდი მანძილის გავლა ფორმის შეცვლისა და ენერგიის თითქმის არ დაკარგვის გარეშე, მათ გამომწვევი ქარის ჩაქრობის შემდეგ. ზღვის ტალღები ნაპირზე არღვევს მოგზაურობის დროს დაგროვილ უზარმაზარ ენერგიას. განუწყვეტლივ მსხვრევადი ტალღების ძალა ნაპირის ფორმას სხვადასხვანაირად ცვლის. გამავრცელებელი და მოძრავი ტალღები ნაპირს რეცხავს და ამიტომ ე.წ კონსტრუქციული. ნაპირზე ჩამოვარდნილი ტალღები თანდათან ანადგურებს მას და შლის პლაჟებს, რომლებიც იცავენ მას. ამიტომ ეძახიან გამანადგურებელი.

დაბალ, ფართო, მომრგვალებულ ტალღებს ნაპირიდან მოშორებით ადიდებულს უწოდებენ. ტალღები იწვევს წყლის ნაწილაკებს წრეებისა და რგოლების აღწერისთვის. რგოლების ზომა სიღრმესთან ერთად მცირდება. როდესაც ტალღა უახლოვდება დაქანებულ ნაპირს, მასში არსებული წყლის ნაწილაკები აღწერს სულ უფრო დაბრტყელ ოვალებს. სანაპიროს მიახლოებისას ზღვის ტალღები ოვალებს ვეღარ ხურავს და ტალღა იშლება. არაღრმა წყალში წყლის ნაწილაკები ოვალებს ვეღარ ხურავენ და ტალღა იშლება. სათავეები წარმოიქმნება უფრო მყარი კლდეებისგან და უფრო ნელა იშლება, ვიდრე სანაპიროს მიმდებარე მონაკვეთები. ციცაბო, მაღალი ზღვის ტალღები ძირს უთხრის ძირში არსებულ კლდოვან კლდეებს და ქმნის ნიშებს. კლდეები ხანდახან იშლება. ტალღებით გათლილი ტერასა არის ყველაფერი, რაც შემორჩენილია ზღვით განადგურებული კლდეებიდან. ზოგჯერ წყალი კლდის ვერტიკალური ნაპრალების გასწვრივ მაღლა ადის და ზედაპირზე იშლება და ქმნის ძაბრს. ტალღების დამანგრეველი ძალა კლდის ბზარებს აფართოებს და გამოქვაბულებს ქმნის. როდესაც ტალღები ცვივა კლდეზე ორივე მხრიდან, სანამ ისინი არ შეხვდებიან შესვენებას, იქმნება თაღები. როდესაც თაღის ზემოდან ზღვაში ჩავარდება, ქვის სვეტები რჩება. მათი საძირკვლები ძირს უთხრის და სვეტები იშლება, ქმნიან ლოდებს. სანაპიროზე კენჭები და ქვიშა ეროზიის შედეგია.

დამანგრეველი ტალღები თანდათან ანადგურებს სანაპიროს და აშორებს ქვიშასა და კენჭებს ზღვის პლაჟებიდან. მათი წყლისა და გარეცხილი მასალის მთელი წონა ფერდობებსა და კლდეებზე შემოაქვს, ტალღები ანადგურებს მათ ზედაპირს. ისინი ასხამენ წყალს და ჰაერს ყოველ ბზარში, ყველა ნაპრალში, ხშირად ფეთქებადი ენერგიით, თანდათან აშორებენ და ასუსტებენ ქანებს. გატეხილი კლდის ფრაგმენტები გამოიყენება შემდგომი განადგურებისთვის. უმძიმესი კლდეებიც კი თანდათან ნადგურდება და ნაპირზე მიწა იცვლება ტალღების გავლენით. ტალღებს შეუძლია გაანადგუროს ზღვის სანაპირო საოცარი სისწრაფით. ინგლისში, ლინკოლნშირში, ეროზია (განადგურება) მიიწევს წელიწადში 2 მ სიჩქარით. 1870 წლიდან, როდესაც შეერთებულ შტატებში ყველაზე დიდი შუქურა აშენდა კეიპ ჰატერასში, ზღვამ ჩამორეცხა პლაჟები 426 მეტრის სიღრმეზე.

ცუნამი

ცუნამიეს არის უზარმაზარი დამანგრეველი ძალის ტალღები. ისინი გამოწვეულია წყალქვეშა მიწისძვრებით ან ვულკანური ამოფრქვევით და შეუძლიათ ოკეანეების გადაკვეთა უფრო სწრაფად, ვიდრე რეაქტიული თვითმფრინავი: 1000 კმ/სთ. ღრმა წყლებში ისინი შეიძლება იყოს ერთ მეტრზე ნაკლები, მაგრამ, ნაპირთან მიახლოებისას, ისინი ანელებენ და 30-50 მეტრამდე იზრდებიან, სანამ დაინგრევა, დატბორავს ნაპირს და წაართმევს ყველაფერს გზაზე. ყველა დაფიქსირებული ცუნამის 90% წყნარ ოკეანეში მოხდა.

ყველაზე გავრცელებული მიზეზები.

ცუნამის წარმოქმნის შემთხვევების დაახლოებით 80% არის წყალქვეშა მიწისძვრები. წყლის ქვეშ მიწისძვრის დროს ხდება ფსკერის ორმხრივი ვერტიკალური გადაადგილება: ფსკერის ნაწილი იძირება, ნაწილი კი ამოდის. წყლის ზედაპირზე რხევითი მოძრაობები ხდება ვერტიკალურად, მიდრეკილია დაუბრუნდეს საწყის დონეს - ზღვის საშუალო დონეს - და წარმოქმნას ტალღების სერია. ყველა წყალქვეშა მიწისძვრას არ ახლავს ცუნამი. ცუნამიგენური (ანუ ცუნამის ტალღის წარმოქმნა) ჩვეულებრივ არის მიწისძვრა ზედაპირული წყაროთი. მიწისძვრის ცუნაგენურობის ამოცნობის პრობლემა ჯერ არ მოგვარებულა და გამაფრთხილებელი სამსახურები მიწისძვრის მაგნიტუდით ხელმძღვანელობენ. ყველაზე ძლიერი ცუნამი წარმოიქმნება სუბდუქციის ზონებში. ასევე, აუცილებელია წყალქვეშა დარტყმის რეზონანსი ტალღის რხევებთან.

მეწყერები. ამ ტიპის ცუნამი უფრო ხშირად ხდება, ვიდრე მოსალოდნელი იყო მე-20 საუკუნეში (ყველა ცუნამის დაახლოებით 7%). ხშირად მიწისძვრა იწვევს მეწყერს და ასევე წარმოქმნის ტალღას. 1958 წლის 9 ივლისს ალასკაზე მიწისძვრამ ლიტუას ყურეში მეწყერი ჩამოწვა. ყინულისა და მიწის ქანების მასა ჩამოინგრა 1100 მ სიმაღლიდან. ჩამოყალიბდა ტალღა, რომელმაც ყურის მოპირდაპირე სანაპიროზე მიაღწია 524 მ სიმაღლეს . მაგრამ წყალქვეშა მეწყერები ბევრად უფრო ხშირად ხდება მდინარის დელტებში, რომლებიც არანაკლებ საშიშია. მიწისძვრამ შეიძლება გამოიწვიოს მეწყერი და, მაგალითად, ინდონეზიაში, სადაც თაროების დალექვა ძალიან დიდია, მეწყრული ცუნამი განსაკუთრებით საშიშია, რადგან ისინი რეგულარულად ხდება, რაც იწვევს ადგილობრივ ტალღებს 20 მეტრზე მეტი სიმაღლის.

Ვულკანის ამოფრქვევაყველა ცუნამის მოვლენის დაახლოებით 5%-ს შეადგენს. დიდ წყალქვეშა ამოფრქვევებს იგივე ეფექტი აქვს, რაც მიწისძვრებს. დიდი ვულკანური აფეთქებების დროს არა მხოლოდ აფეთქების შედეგად წარმოიქმნება ტალღები, არამედ წყალი ასევე ავსებს ამოფრქვეული მასალის ღრუებს ან თუნდაც კალდერას, რის შედეგადაც წარმოიქმნება გრძელი ტალღა. კლასიკური მაგალითია 1883 წელს კრაკატუას ამოფრქვევის შედეგად წარმოქმნილი ცუნამი. კრაკატოას ვულკანის უზარმაზარი ცუნამი დაფიქსირდა მსოფლიოს ნავსადგურებში და გაანადგურა 5000-ზე მეტი ხომალდი და დაიღუპა დაახლოებით 36000 ადამიანი.

ცუნამის ნიშნები.

• მოულოდნელი სწრაფიწყლის გაყვანა ნაპირიდან მნიშვნელოვან მანძილზე და ფსკერის გაშრობა. რაც უფრო შორდება ზღვა, მით უფრო მაღალია ცუნამის ტალღები. ადამიანები, რომლებიც ნაპირზე არიან და არ იციან ამის შესახებ საფრთხეები, შეიძლება დარჩეს ცნობისმოყვარეობისგან ან თევზისა და ჭურვების შეგროვებისთვის. ამ შემთხვევაში აუცილებელია ნაპირის რაც შეიძლება მალე დატოვება და მისგან რაც შეიძლება შორს გადაადგილება - ეს წესი უნდა დავიცვათ, მაგალითად, იაპონიაში, ინდონეზიის ინდოეთის ოკეანის სანაპიროზე ან კამჩატკაში. ტელეწუნამის შემთხვევაში ტალღა ჩვეულებრივ უახლოვდება წყლის უკან დახევის გარეშე.
• Მიწისძვრა. მიწისძვრის ეპიცენტრი ჩვეულებრივ ოკეანეშია. სანაპიროზე მიწისძვრა ჩვეულებრივ გაცილებით სუსტია და ხშირად მიწისძვრა საერთოდ არ ხდება. ცუნამისადმი მიდრეკილ რეგიონებში არსებობს წესი, რომ მიწისძვრის შეგრძნების შემთხვევაში, უმჯობესია სანაპიროდან უფრო შორს გადავიდეთ და ამავდროულად ავიდეთ გორაზე, რითაც წინასწარ მოემზადეთ ტალღის მოსვლისთვის.
• არაჩვეულებრივი დრიფტიყინული და სხვა მცურავი ობიექტები, სწრაფ ყინულში ბზარების წარმოქმნა.
• უზარმაზარი საპირისპირო ხარვეზებისტაციონარული ყინულისა და რიფების კიდეებზე, ბრბოსა და დინების წარმოქმნა.

თაღლითური ტალღები

თაღლითური ტალღები(როუმინგის ტალღები, ურჩხულის ტალღები, მახინჯი ტალღები - ანომალიური ტალღები) - გიგანტური ტალღები, რომლებიც წარმოიქმნება ოკეანეში, 30 მეტრზე მეტი სიმაღლით, აქვთ უჩვეულო ქცევა ზღვის ტალღებისთვის.

სულ რაღაც 10-15 წლის წინ, მეცნიერებმა მიიჩნიეს მეზღვაურების ისტორიები გიგანტური მკვლელი ტალღების შესახებ, რომლებიც არსაიდან ჩნდებიან და გემებს ჩაძირავთ, როგორც მხოლოდ საზღვაო ფოლკლორს. Დიდი ხანის განმვლობაში მოხეტიალე ტალღებიითვლებოდა ფიქციად, რადგან ისინი არ ჯდებოდა არცერთ მათემატიკურ მოდელში, რომელიც იმ დროს არსებობდა მოვლენის და მათი ქცევის გამოსათვლელად, რადგან ტალღები, რომელთა სიმაღლე 21 მეტრზე მეტია, არ შეიძლება არსებობდეს პლანეტა დედამიწის ოკეანეებში.

მონსტრის ტალღის ერთ-ერთი პირველი აღწერა 1826 წლით თარიღდება. მისი სიმაღლე 25 მეტრზე მეტი იყო და ატლანტის ოკეანეში ბისკაის ყურის მახლობლად შენიშნეს. არავის სჯეროდა ამ გზავნილის. 1840 წელს ნავიგატორი დიუმონ დ'ურვილმა გარისკა საფრანგეთის გეოგრაფიული საზოგადოების შეხვედრაზე და გამოაცხადა, რომ საკუთარი თვალით ნახა 35 მეტრიანი ტალღა რომ მოულოდნელად გამოჩნდა შუა ოკეანეში, თუნდაც მცირე ქარიშხლით, და მათი ციცაბო წყლის მტკნარ კედლებს დაემსგავსა, უფრო და უფრო ხდებოდა.

თაღლითური ტალღების ისტორიული მტკიცებულება

ასე რომ, 1933 წელს აშშ-ს საზღვაო ძალების ხომალდი Ramapo წყნარ ოკეანეში ქარიშხალში მოხვდა. შვიდი დღის განმავლობაში გემს ტალღები აგდებდა. და 7 თებერვლის დილით, უკნიდან მოულოდნელად წარმოუდგენელი სიმაღლის ლილვი ამოვარდა. ჯერ გემი ღრმა უფსკრულში ჩააგდეს, შემდეგ კი თითქმის ვერტიკალურად აწიეს ქაფიანი წყლის მთაზე. ეკიპაჟმა, რომელსაც გაუმართლა გადარჩენა, დაფიქსირდა ტალღის სიმაღლე 34 მეტრი. ის მოძრაობდა 23 მ/წმ სიჩქარით, ანუ 85 კმ/სთ. ჯერჯერობით, ეს ითვლება ყველაზე მაღალ თაღლითურ ტალღად, რომელიც ოდესმე გაზომილია.

მეორე მსოფლიო ომის დროს, 1942 წელს, Queen Mary ლაინერმა ნიუ-იორკიდან დიდ ბრიტანეთში გადაიყვანა 16 ათასი ამერიკელი სამხედრო მოსამსახურე (სხვათა შორის, რეკორდია ერთ გემზე გადაყვანილი ადამიანების რაოდენობით). უეცრად 28 მეტრიანი ტალღა გამოჩნდა. "ზედა გემბანი თავის ჩვეულ სიმაღლეზე იყო და უცებ - მოულოდნელად - უცებ ჩამოვარდა", - იხსენებს უბედური გემზე მყოფი ექიმი ნორვალ კარტერი. გემი 53 გრადუსიანი კუთხით დაიხარა - კუთხე სამი გრადუსით მეტიც რომ ყოფილიყო, სიკვდილი გარდაუვალი იქნებოდა. „დედოფალ მერის“ ისტორია დაედო საფუძვლად ჰოლივუდურ ფილმს „პოსეიდონი“.

თუმცა, 1995 წლის 1 იანვარს, Dropner ნავთობის პლატფორმაზე, ჩრდილოეთ ზღვაში, ნორვეგიის სანაპიროზე, 25,6 მეტრის სიმაღლის ტალღა, სახელწოდებით Dropner wave, პირველად დაფიქსირდა ინსტრუმენტების მიერ. მაქსიმალური ტალღის პროექტმა საშუალება მოგვცა ახალი თვალი გადავხედოთ მშრალი სატვირთო გემების დაღუპვის მიზეზებს, რომლებიც გადაჰქონდათ კონტეინერები და სხვა მნიშვნელოვანი ტვირთები. შემდგომმა კვლევებმა დაფიქსირდა სამი კვირის განმავლობაში მთელს მსოფლიოში 10-ზე მეტი ერთი გიგანტური ტალღა, რომელთა სიმაღლე 20 მეტრს აღემატებოდა. ახალ პროექტს ჰქვია Wave Atlas, რომელიც ითვალისწინებს დაკვირვებული მონსტრების ტალღების მსოფლიო რუქის შედგენას და მის შემდგომ დამუშავებასა და დამატებას.

Მიზეზები

არსებობს რამდენიმე ჰიპოთეზა ექსტრემალური ტალღების გამომწვევი მიზეზების შესახებ. ბევრ მათგანს აკლია საღი აზრი. უმარტივესი ახსნა ემყარება სხვადასხვა სიგრძის ტალღების მარტივი სუპერპოზიციის ანალიზს. თუმცა, შეფასებები აჩვენებს, რომ უკიდურესი ტალღების ალბათობა ასეთ სქემაში ძალიან მცირეა. კიდევ ერთი საყურადღებო ჰიპოთეზა გვთავაზობს ტალღის ენერგიის ფოკუსირების შესაძლებლობას ზედაპირული დენის ზოგიერთ სტრუქტურაში. თუმცა, ეს სტრუქტურები ძალიან სპეციფიკურია ენერგიის ფოკუსირების მექანიზმისთვის, რათა აიხსნას ექსტრემალური ტალღების სისტემატური წარმოშობა. უკიდურესი ტალღების წარმოშობის ყველაზე საიმედო ახსნა უნდა ეფუძნებოდეს არაწრფივი ზედაპირის ტალღების შიდა მექანიზმებს გარე ფაქტორების ჩართვის გარეშე.

საინტერესოა, რომ ასეთი ტალღები შეიძლება იყოს როგორც მწვერვალები, ასევე ღარები, რასაც თვითმხილველებიც ადასტურებენ. შემდგომი კვლევა მოიცავს ქარის ტალღებში არაწრფივობის ეფექტს, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ტალღების მცირე ჯგუფების (პაკეტების) ან ცალკეული ტალღების (სოლიტონების) წარმოქმნა, რომლებსაც შეუძლიათ შორ მანძილზე გადაადგილება მათი სტრუქტურის მნიშვნელოვანი ცვლილების გარეშე. მსგავსი პაკეტები პრაქტიკაშიც არაერთხელ დაფიქსირებულა. ამ თეორიის დამადასტურებელი ტალღების ასეთი ჯგუფების დამახასიათებელი ნიშნებია ის, რომ ისინი მოძრაობენ სხვა ტალღებისგან დამოუკიდებლად და აქვთ მცირე სიგანე (1 კმ-ზე ნაკლები), სიმაღლეები კიდეებზე მკვეთრად მცირდება.

თუმცა, ანომალიური ტალღების ბუნების სრულად გარკვევა ჯერ ვერ მოხერხდა.

2. მექანიკური ტალღა.

3. მექანიკური ტალღების წყარო.

4. ტალღების წერტილის წყარო.

5. განივი ტალღა.

6. გრძივი ტალღა.

7. ტალღის ფრონტი.

9. პერიოდული ტალღები.

10. ჰარმონიული ტალღა.

11. ტალღის სიგრძე.

12. გავრცელების სიჩქარე.

13. ტალღის სიჩქარის დამოკიდებულება გარემოს თვისებებზე.

14. ჰაიგენსის პრინციპი.

15. ტალღების ანარეკლი და გარდატეხა.

16. ტალღის ასახვის კანონი.

17. ტალღის გარდატეხის კანონი.

18. სიბრტყის ტალღის განტოლება.

19. ტალღის ენერგია და ინტენსივობა.

20. სუპერპოზიციის პრინციპი.

21. თანმიმდევრული რხევები.

22. თანმიმდევრული ტალღები.

23. ტალღების ჩარევა. ა) ჩარევის მაქსიმალური პირობა, ბ) ჩარევის მინიმუმის მდგომარეობა.

24. ინტერფერენცია და ენერგიის შენარჩუნების კანონი.

25. ტალღის დიფრაქცია.

26. ჰაიგენს–ფრენელის პრინციპი.

27. პოლარიზებული ტალღა.

29. ხმის მოცულობა.

30. ხმის სიმაღლე.

31. ხმის ტემბრი.

32. ექოსკოპია.

33. ინფრაბგერა.

34. დოპლერის ეფექტი.

1.ტალღა -ეს არის სივრცეში ნებისმიერი ფიზიკური სიდიდის ვიბრაციის გავრცელების პროცესი. მაგალითად, ხმის ტალღები აირებში ან სითხეებში წარმოადგენს ამ მედიაში წნევისა და სიმკვრივის რყევების გავრცელებას. ელექტრომაგნიტური ტალღა არის სივრცეში ელექტრული მაგნიტური ველების სიძლიერეში რხევების გავრცელების პროცესი.

ენერგია და იმპულსი შეიძლება გადავიდეს სივრცეში მატერიის გადაცემით. ნებისმიერ მოძრავ სხეულს აქვს კინეტიკური ენერგია. მაშასადამე, ის გადასცემს კინეტიკურ ენერგიას ნივთიერების ტრანსპორტირებით. იგივე სხეული, რომელიც თბება, სივრცეში მოძრაობს, გადასცემს თერმულ ენერგიას, გადასცემს მატერიას.

ელასტიური საშუალების ნაწილაკები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული. დარღვევები, ე.ი. ერთი ნაწილაკის წონასწორული პოზიციიდან გადახრები გადაეცემა მეზობელ ნაწილაკებს, ე.ი. ენერგია და იმპულსი გადადის ერთი ნაწილაკიდან მეზობელ ნაწილაკებზე, ხოლო თითოეული ნაწილაკი რჩება წონასწორობის პოზიციის მახლობლად. ამრიგად, ენერგია და იმპულსი გადადის ჯაჭვის გასწვრივ ერთი ნაწილაკიდან მეორეზე და მატერიის გადატანა არ ხდება.

ამრიგად, ტალღის პროცესი არის ენერგიისა და იმპულსის გადაცემის პროცესი სივრცეში მატერიის გადაცემის გარეშე.

2. მექანიკური ტალღა ან ელასტიური ტალღა– ელასტიურ გარემოში გავრცელების დარღვევა (რხევა). ელასტიური გარემო, რომელშიც მექანიკური ტალღები ვრცელდება, არის ჰაერი, წყალი, ხე, ლითონები და სხვა ელასტიური ნივთიერებები. ელასტიურ ტალღებს ხმის ტალღებს უწოდებენ.

3. მექანიკური ტალღების წყარო- სხეული, რომელიც ასრულებს რხევად მოძრაობას ელასტიურ გარემოში ყოფნისას, მაგალითად, ვიბრაციული მარეგულირებელი ჩანგლები, სიმები, ვოკალური იოგები.

4. წერტილოვანი ტალღის წყარო -ტალღის წყარო, რომლის ზომა შეიძლება იყოს უგულებელყოფილი იმ მანძილთან შედარებით, რომელზედაც ტალღა ვრცელდება.

5. განივი ტალღა -ტალღა, რომელშიც გარემოს ნაწილაკები ირხევა ტალღის გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულარული მიმართულებით. მაგალითად, წყლის ზედაპირზე ტალღები განივი ტალღებია, რადგან წყლის ნაწილაკების ვიბრაცია ხდება წყლის ზედაპირის მიმართულების პერპენდიკულარული მიმართულებით და ტალღა ვრცელდება წყლის ზედაპირის გასწვრივ. განივი ტალღა ვრცელდება კაბელის გასწვრივ, რომლის ერთი ბოლო ფიქსირდება, მეორე კი ვერტიკალურ სიბრტყეში ირხევა.

განივი ტალღა შეიძლება გავრცელდეს მხოლოდ სხვადასხვა მედიას შორის ინტერფეისის გასწვრივ.

6. გრძივი ტალღა -ტალღა, რომელშიც ხდება რხევები ტალღის გავრცელების მიმართულებით. გრძივი ტალღა წარმოიქმნება გრძელ სპირალურ ზამბარაში, თუ ერთი ბოლო ექვემდებარება პერიოდულ აშლილობას, რომელიც მიმართულია ზამბარის გასწვრივ. ელასტიური ტალღა, რომელიც გადის ზამბარის გასწვრივ, წარმოადგენს შეკუმშვისა და გაფართოების გამრავლების თანმიმდევრობას (ნახ. 88).

გრძივი ტალღა შეიძლება გავრცელდეს მხოლოდ ელასტიური საშუალების შიგნით, მაგალითად, ჰაერში, წყალში. მყარ და სითხეებში, განივი და გრძივი ტალღები შეიძლება გავრცელდეს ერთდროულად, რადგან მყარი და თხევადი ყოველთვის შემოიფარგლება ზედაპირით - ინტერფეისი ორ მედიას შორის. მაგალითად, თუ ფოლადის ღერო ბოლოში ჩაქუჩით მოხვდება, მაშინ მასში ელასტიური დეფორმაცია დაიწყებს გავრცელებას. განივი ტალღა გაივლის ღეროს ზედაპირზე და გრძივი ტალღა (საშუალების შეკუმშვა და იშვიათი) გავრცელდება მის შიგნით (სურ. 89).

7. ტალღის ფრონტი (ტალღის ზედაპირი)– იმავე ფაზებში რხევადი წერტილების გეომეტრიული ადგილი. ტალღის ზედაპირზე განხილული დროის მომენტში რხევადი წერტილების ფაზებს აქვთ იგივე მნიშვნელობა. თუ ქვას წყნარ ტბაში ჩააგდებთ, მაშინ წრის სახით განივი ტალღები დაიწყებენ გავრცელებას ტბის ზედაპირზე იმ ადგილიდან, სადაც ის დაეცა, ცენტრი კი იმ ადგილას, სადაც ქვა დაეცა. ამ მაგალითში ტალღის ფრონტი არის წრე.

სფერულ ტალღაში ტალღის ფრონტი არის სფერო. ასეთი ტალღები წარმოიქმნება წერტილოვანი წყაროებით.

წყაროდან ძალიან დიდ დისტანციებზე, ფრონტის გამრუდება შეიძლება უგულებელყო და ტალღის ფრონტი ბრტყლად ჩაითვალოს. ამ შემთხვევაში ტალღას სიბრტყე ეწოდება.

8. სხივი - სწორიტალღის ზედაპირის ნორმალური ხაზი. სფერულ ტალღაში სხივები მიმართულია სფეროების რადიუსების გასწვრივ ცენტრიდან, სადაც მდებარეობს ტალღების წყარო (სურ. 90).

სიბრტყე ტალღაში სხივები მიმართულია წინა ზედაპირზე პერპენდიკულურად (სურ. 91).

9. პერიოდული ტალღები.ტალღებზე საუბრისას ვგულისხმობდით სივრცეში გავრცელებულ ერთ აშლილობას.

თუ ტალღების წყარო ასრულებს უწყვეტ რხევებს, მაშინ ელასტიური ტალღები, რომლებიც ერთმანეთის მიყოლებით მოძრაობენ, ჩნდება საშუალოში. ასეთ ტალღებს პერიოდულს უწოდებენ.

10. ჰარმონიული ტალღა– ჰარმონიული რხევების შედეგად წარმოქმნილი ტალღა. თუ ტალღის წყარო ასრულებს ჰარმონიულ რხევებს, მაშინ ის წარმოქმნის ჰარმონიულ ტალღებს - ტალღებს, რომლებშიც ნაწილაკები ვიბრირებენ ჰარმონიული კანონის მიხედვით.

11. ტალღის სიგრძე.მოდით, ჰარმონიული ტალღა გავრცელდეს OX ღერძის გასწვრივ და მასში რხევები მოხდეს OY ღერძის მიმართულებით. ეს ტალღა განივია და შეიძლება გამოსახული იყოს როგორც სინუსური ტალღა (სურ. 92).

ასეთი ტალღა შეიძლება მიღებულ იქნას ვიბრაციების გამოწვევით ტვინის თავისუფალი ბოლოს ვერტიკალურ სიბრტყეში.

ტალღის სიგრძე არის მანძილი ორ უახლოეს წერტილს შორის A და B,რხევა იმავე ფაზებში (სურ. 92).

12. ტალღის გავრცელების სიჩქარე- ფიზიკური სიდიდე, რომელიც რიცხობრივად უდრის სივრცეში ვიბრაციების გავრცელების სიჩქარეს. ნახ. 92 აქედან გამომდინარეობს, რომ დრო, რომლის დროსაც რხევა ვრცელდება წერტილიდან წერტილამდე ააზრამდე IN, ე.ი. მანძილზე ტალღის სიგრძე უდრის რხევის პერიოდს. ამრიგად, ტალღის გავრცელების სიჩქარე ტოლია

13. ტალღის გავრცელების სიჩქარის დამოკიდებულება გარემოს თვისებებზე. რხევების სიხშირე, როდესაც ტალღა ხდება, დამოკიდებულია მხოლოდ ტალღის წყაროს თვისებებზე და არ არის დამოკიდებული საშუალო თვისებებზე. ტალღის გავრცელების სიჩქარე დამოკიდებულია გარემოს თვისებებზე. ამიტომ, ტალღის სიგრძე იცვლება ორ სხვადასხვა მედიას შორის ინტერფეისის გადაკვეთისას. ტალღის სიჩქარე დამოკიდებულია გარემოს ატომებსა და მოლეკულებს შორის კავშირზე. ატომებსა და მოლეკულებს შორის კავშირი სითხეებსა და მყარ სხეულებში გაცილებით მჭიდროა, ვიდრე აირებში. მაშასადამე, სითხეებში და მყარ სხეულებში ბგერის ტალღების სიჩქარე გაცილებით მეტია, ვიდრე აირებში. ჰაერში ხმის სიჩქარე ნორმალურ პირობებში არის 340, წყალში 1500, ხოლო ფოლადში 6000.

აირებში მოლეკულების თერმული მოძრაობის საშუალო სიჩქარე მცირდება ტემპერატურის კლებასთან ერთად და, შედეგად, მცირდება აირებში ტალღის გავრცელების სიჩქარე. უფრო მკვრივ და, შესაბამისად, უფრო ინერტულ, საშუალო პირობებში, ტალღის სიჩქარე უფრო დაბალია. თუ ხმა ჰაერში მოძრაობს, მისი სიჩქარე დამოკიდებულია ჰაერის სიმკვრივეზე. სადაც ჰაერის სიმკვრივე მეტია, ხმის სიჩქარე ნაკლებია. და პირიქით, სადაც ჰაერის სიმკვრივე ნაკლებია, ხმის სიჩქარე უფრო დიდია. შედეგად, როდესაც ხმა ვრცელდება, ტალღის ფრონტი დამახინჯებულია. ჭაობის ზემოთ ან ტბის ზემოთ, განსაკუთრებით საღამოს, წყლის ორთქლის გამო ზედაპირზე ჰაერის სიმკვრივე უფრო მეტია, ვიდრე გარკვეულ სიმაღლეზე. მაშასადამე, წყლის ზედაპირთან ხმის სიჩქარე ნაკლებია, ვიდრე გარკვეულ სიმაღლეზე. შედეგად, ტალღის ფრონტი ისე ბრუნავს, რომ ფრონტის ზედა ნაწილი უფრო და უფრო იხრება ტბის ზედაპირისკენ. გამოდის, რომ ტბის ზედაპირის გასწვრივ მიმავალი ტალღის ენერგია და ტბის ზედაპირის კუთხით მოძრავი ტალღის ენერგია ერთმანეთში ერევა. ამიტომ, საღამოს ხმა კარგად გადადის ტბაზე. მოპირდაპირე ნაპირზე მდგომი მშვიდი საუბარიც კი ისმის.

14. ჰიუგენსის პრინციპი- ზედაპირის ყველა წერტილი, რომელსაც ტალღა მიაღწია მოცემულ მომენტში, არის მეორადი ტალღების წყარო. ყველა მეორადი ტალღის ფრონტზე ტანგენტის ზედაპირის დახატვით, ჩვენ ვიღებთ ტალღის ფრონტს დროის შემდეგ მომენტში.

განვიხილოთ, მაგალითად, ტალღა, რომელიც ვრცელდება წყლის ზედაპირზე წერტილიდან შესახებ(სურ.93) მოდით დროის მომენტში ტწინა მხარეს რადიუსის წრის ფორმა ჰქონდა რწერტილზე ორიენტირებული შესახებ. დროის მომდევნო მომენტში, თითოეულ მეორად ტალღას ექნება ფრონტი რადიუსის წრის სახით, სადაც ვ- ტალღის გავრცელების სიჩქარე. მეორადი ტალღების ფრონტებზე ტანგენსი ზედაპირის დახატვით, ვიღებთ ტალღის ფრონტს დროის მომენტში (სურ. 93).

თუ ტალღა ვრცელდება უწყვეტ გარემოში, მაშინ ტალღის ფრონტი არის სფერო.

15. ტალღების ანარეკლი და გარდატეხა.როდესაც ტალღა ეცემა ორ სხვადასხვა მედიას შორის ინტერფეისზე, ამ ზედაპირის თითოეული წერტილი, ჰაიგენსის პრინციპის მიხედვით, ხდება მეორადი ტალღების წყარო, რომლებიც ვრცელდება ზედაპირის ორივე მხარეს. ამიტომ, ორ მედიას შორის ინტერფეისის გადაკვეთისას, ტალღა ნაწილობრივ აირეკლება და ნაწილობრივ გადის ამ ზედაპირზე. იმიტომ რომ იმის გამო, რომ მედია განსხვავებულია, მათში ტალღების სიჩქარე განსხვავებულია. ამიტომ ორ მედიას შორის ინტერფეისის გადაკვეთისას იცვლება ტალღის გავრცელების მიმართულება, ე.ი. ხდება ტალღის რეფრაქცია. მოდით განვიხილოთ ჰაიგენსის პრინციპის საფუძველზე ასახვისა და რეფრაქციის პროცესი და კანონები.

16. ტალღის ასახვის კანონი. დაე, თვითმფრინავის ტალღა დაეცეს ბრტყელ ინტერფეისს ორ სხვადასხვა მედიას შორის. ავირჩიოთ ფართობი ორ სხივს შორის და (სურ. 94)

დაცემის კუთხე - კუთხე დაცემის სხივსა და ინტერფეისის პერპენდიკულარულს შორის დაცემის წერტილში.

არეკვლის კუთხე არის კუთხე არეკლილი სხივისა და ინტერფეისის პერპენდიკულარულს შორის დაცემის წერტილში.

იმ მომენტში, როდესაც სხივი აღწევს ინტერფეისს წერტილში, ეს წერტილი გახდება მეორადი ტალღების წყარო. ტალღის ფრონტი ამ მომენტში აღინიშნება სწორი ხაზის სეგმენტით AC(სურ.94). შესაბამისად, ამ მომენტში სხივმა კვლავ უნდა გაიაროს გზა ინტერფეისისკენ NE. დაე, სხივმა დროში გაიაროს ეს გზა. ინციდენტი და არეკლილი სხივები ვრცელდება ინტერფეისის ერთ მხარეს, ამიტომ მათი სიჩქარე ერთნაირი და თანაბარია ვ.მაშინ .

დროის განმავლობაში მეორადი ტალღა წერტილიდან აწავა გზაზე. აქედან გამომდინარე . მართკუთხა სამკუთხედები ტოლია, რადგან... - საერთო ჰიპოტენუზა და ფეხები. სამკუთხედების ტოლობიდან გამომდინარეობს კუთხეების ტოლობა. მაგრამ ასევე, ე.ი. .

ახლა ჩამოვაყალიბოთ ტალღის ასახვის კანონი: ინციდენტის სხივი, არეკლილი სხივი , ორ მედიას შორის ინტერფეისის პერპენდიკულურად, აღდგენილი დაცემის წერტილში, ისინი დევს ერთ სიბრტყეში; დაცემის კუთხე ტოლია არეკვლის კუთხის.

17. ტალღის გარდატეხის კანონი. დაე, სიბრტყე ტალღამ გაიაროს ბრტყელი ინტერფეისი ორ მედიას შორის. მეტიცდაცემის კუთხე განსხვავდება ნულიდან (სურ. 95).

გარდატეხის კუთხე არის კუთხე გადახრილ სხივსა და ინტერფეისის პერპენდიკულარულს შორის, აღდგენილი დაცემის წერტილში.

ასევე აღვნიშნოთ ტალღების გავრცელების სიჩქარე 1 და 2 მედიაში. იმ მომენტში, როდესაც სხივი აღწევს წერტილში ინტერფეისს ა, ეს წერტილი მეორე გარემოში - სხივში გავრცელებული ტალღების წყარო გახდება და სხივმა მაინც უნდა გაიაროს თავისი გზა ზედაპირის ზედაპირზე. დაე იყოს დრო, რომელსაც სხივი სჭირდება მოგზაურობისთვის NE,მაშინ . ამავე დროს, მეორე გარემოში სხივი გაივლის გზას. იმიტომ რომ , შემდეგ და .

სამკუთხედები და მართკუთხედები საერთო ჰიპოტენუზით, და =, ჰგავს კუთხეებს ერთმანეთის პერპენდიკულარული გვერდებით. კუთხეებისთვის და ვწერთ შემდეგ ტოლობებს

იმის გათვალისწინებით, რომ , , მივიღებთ

ახლა ჩამოვაყალიბოთ ტალღის გარდატეხის კანონი: ინციდენტის სხივი, გარდატეხილი სხივი და ორ მედიას შორის ინტერფეისის პერპენდიკულარული, აღდგენილი დაცემის წერტილში, მდებარეობს იმავე სიბრტყეში; დაცემის კუთხის სინუსის შეფარდება გარდატეხის კუთხის სინუსთან არის მუდმივი მნიშვნელობა ორი მოცემული მედიისთვის და ეწოდება ფარდობითი გარდატეხის ინდექსი ორი მოცემული მედიისთვის.

18. სიბრტყის ტალღის განტოლება.საშუალო ნაწილაკები, რომლებიც მდებარეობს მანძილზე სტალღების წყაროდან იწყება რხევა მხოლოდ მაშინ, როდესაც ტალღა მიაღწევს მას. თუ ვარის ტალღის გავრცელების სიჩქარე, მაშინ რხევები დაიწყება დროის დაგვიანებით

თუ ტალღების წყარო რხევა ჰარმონიული კანონის მიხედვით, მაშინ მანძილზე მდებარე ნაწილაკისთვის სწყაროდან ვწერთ რხევების კანონს სახით

მოდით შემოვიტანოთ რაოდენობა, რომელსაც ეწოდება ტალღის ნომერი. ის გვიჩვენებს რამდენი ტალღის სიგრძე ჯდება სიგრძის ერთეულების ტოლ მანძილზე. ახლა სიშორეზე მდებარე საშუალო ნაწილაკების რხევების კანონი სწყაროდან დავწერთ ფორმაში

ეს განტოლება განსაზღვრავს რხევის წერტილის გადაადგილებას ტალღის წყაროდან დროისა და მანძილის ფუნქციით და ეწოდება სიბრტყე ტალღის განტოლება.

19. ტალღის ენერგია და ინტენსივობა. თითოეული ნაწილაკი, რომელსაც ტალღა აღწევს, ვიბრირებს და, შესაბამისად, აქვს ენერგია. მოდით, ამპლიტუდის მქონე ტალღა გავრცელდეს დრეკადი გარემოს გარკვეულ მოცულობაში ადა ციკლური სიხშირე. ეს ნიშნავს, რომ ვიბრაციის საშუალო ენერგია ამ მოცულობაში უდრის

სად მ -საშუალო გამოყოფილი მოცულობის მასა.

ენერგიის საშუალო სიმკვრივე (საშუალო მოცულობაზე) არის ტალღის ენერგია საშუალო მოცულობის ერთეულზე

სად არის საშუალო სიმკვრივე.

ტალღის ინტენსივობა- ფიზიკური სიდიდე რიცხობრივად უდრის ენერგიას, რომელსაც ტალღა გადასცემს დროის ერთეულში სიბრტყის ერთეული ფართობის გავლით ტალღის გავრცელების მიმართულებაზე პერპენდიკულარული (ტალღის ფრონტის ერთეული ფართობის გავლით), ე.ი.

საშუალო ტალღის სიმძლავრე არის ტალღის მიერ გადაცემული საშუალო მთლიანი ენერგია დროის ერთეულზე ზედაპირის ფართობზე ს. ტალღის საშუალო სიმძლავრეს ვიღებთ ტალღის ინტენსივობის ფართობზე გამრავლებით ს

20.სუპერპოზიციის (გადაფარვის) პრინციპი.თუ ორი ან მეტი წყაროს ტალღები ვრცელდება ელასტიურ გარემოში, მაშინ, როგორც დაკვირვებები აჩვენებს, ტალღები გადის ერთმანეთზე ისე, რომ არ იმოქმედოს ერთმანეთზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ტალღები არ ურთიერთობენ ერთმანეთთან. ეს აიხსნება იმით, რომ ელასტიური დეფორმაციის ფარგლებში, შეკუმშვა და დაჭიმულობა ერთი მიმართულებით არანაირად არ მოქმედებს ელასტიურ თვისებებზე სხვა მიმართულებით.

ამრიგად, გარემოს ყოველი წერტილი, სადაც ორი ან მეტი ტალღა მოდის, მონაწილეობს თითოეული ტალღით გამოწვეულ რხევებში. ამ შემთხვევაში, გარემოს ნაწილაკების გადაადგილება ნებისმიერ დროს უდრის თითოეული რხევითი პროცესით გამოწვეული გადაადგილების გეომეტრიულ ჯამს. ეს არის ვიბრაციების სუპერპოზიციის ან სუპერპოზიციის პრინციპის არსი.

რხევების დამატების შედეგი დამოკიდებულია მიღებული რხევის პროცესების ამპლიტუდაზე, სიხშირესა და ფაზურ განსხვავებაზე.

21. თანმიმდევრული რხევები -რხევები იგივე სიხშირით და მუდმივი ფაზის სხვაობით დროთა განმავლობაში.

22.თანმიმდევრული ტალღები- იგივე სიხშირის ან იგივე ტალღის სიგრძის ტალღები, რომელთა ფაზური სხვაობა სივრცის მოცემულ წერტილში რჩება დროში მუდმივი.

23.ტალღის ჩარევა– წარმოქმნილი ტალღის ამპლიტუდის გაზრდის ან შემცირების ფენომენი, როდესაც ორი ან მეტი თანმიმდევრული ტალღა ზემოქმედებს.

ა) . ჩარევის მაქსიმალური პირობები.მოდით, ორი თანმიმდევრული წყაროს ტალღები შეხვდნენ წერტილს ა(სურ.96).

საშუალო ნაწილაკების გადაადგილება წერტილში ა, გამოწვეულს თითოეული ტალღით ცალ-ცალკე, ტალღის განტოლების მიხედვით დავწერთ ფორმაში

სად და , არის რხევების ამპლიტუდები და ფაზები, რომლებიც გამოწვეულია ტალღებით წერტილში ა, და არის წერტილის მანძილი, არის განსხვავება ამ მანძილებს შორის ან განსხვავება ტალღის ბილიკებში.

ტალღების მსვლელობის სხვაობის გამო მეორე ტალღა პირველთან შედარებით დაგვიანებულია. ეს ნიშნავს, რომ პირველ ტალღაში რხევების ფაზა უსწრებს მეორე ტალღის რხევების ფაზას, ე.ი. . მათი ფაზური განსხვავება დროთა განმავლობაში მუდმივი რჩება.

აზრამდე მისასვლელად ანაწილაკები რხევა მაქსიმალური ამპლიტუდით, ორივე ტალღის წვერები ან მათი ღეროები უნდა მიაღწიონ წერტილს აერთდროულად ერთსა და იმავე ფაზებში ან ფაზური სხვაობით ტოლი, სადაც n –მთელი რიცხვი და - არის სინუსის და კოსინუსის ფუნქციების პერიოდი,

მაშასადამე, აქ ვწერთ ჩარევის მაქსიმუმის პირობას ფორმაში

სად არის მთელი რიცხვი.

ასე რომ, როდესაც თანმიმდევრული ტალღები ზედმეტად არის გადანაწილებული, მიღებული რხევის ამპლიტუდა მაქსიმალურია, თუ ტალღის ბილიკებში განსხვავება ტოლია ტალღის სიგრძის მთელი რიცხვის.

ბ) ჩარევის მინიმალური მდგომარეობა. შედეგად მიღებული რხევის ამპლიტუდა წერტილში ამინიმალურია, თუ ორი თანმიმდევრული ტალღის მწვერვალი და ღარი ერთდროულად მოვა ამ წერტილში. ეს ნიშნავს, რომ ანტიფაზაში ამ წერტილში ასი ტალღა ჩამოვა, ე.ი. მათი ფაზური სხვაობა უდრის ან , სადაც არის მთელი რიცხვი.

ჩვენ ვიღებთ ჩარევის მინიმალურ პირობას ალგებრული გარდაქმნების განხორციელებით:

ამრიგად, რხევების ამპლიტუდა, როდესაც ორი თანმიმდევრული ტალღა ზედმეტად არის გადანაწილებული, მინიმალურია, თუ ტალღის ბილიკებში განსხვავება ტოლია ნახევრად ტალღების კენტი რაოდენობის.

24. ჩარევა და ენერგიის შენარჩუნების კანონი.როდესაც ტალღები ერევა ჩარევის მინიმალურ ადგილებში, შედეგად მიღებული რხევების ენერგია ნაკლებია, ვიდრე ჩარევის ტალღების ენერგია. მაგრამ ჩარევის მაქსიმუმ ადგილებში, მიღებული რხევების ენერგია აღემატება ჩარევის ტალღების ენერგიათა ჯამს იმ ზომით, რომ ენერგია ჩარევის ადგილებში მინიმუმამდე შემცირდა.

როდესაც ტალღები ერევა, რხევის ენერგია გადანაწილდება სივრცეში, მაგრამ კონსერვაციის კანონი მკაცრად არის დაცული.

25.ტალღის დიფრაქცია– დაბრკოლების ირგვლივ ტალღის მოხრის ფენომენი, ე.ი. გადახრა სწორი ტალღის გავრცელებიდან.

დიფრაქცია განსაკუთრებით შესამჩნევია, როდესაც დაბრკოლების ზომა ტალღის სიგრძეზე მცირეა ან მის შესადარებლად. სიბრტყე ტალღის გავრცელების გზაზე არსებობდეს ეკრანი ნახვრეტით, რომლის დიამეტრი ტალღის სიგრძის შედარებაა (სურ. 97).

ჰაიგენსის პრინციპის მიხედვით, ხვრელის თითოეული წერტილი ხდება ერთი და იგივე ტალღების წყარო. ხვრელის ზომა იმდენად მცირეა, რომ მეორადი ტალღების ყველა წყარო განლაგებულია ისე ახლოს, რომ ყველა მათგანი შეიძლება ჩაითვალოს ერთ წერტილად - მეორადი ტალღების ერთ წყაროდ.

თუ ტალღის გზაზე დადგება დაბრკოლება, რომლის ზომა ტალღის სიგრძეს შეედრება, მაშინ კიდეები, ჰაიგენსის პრინციპის მიხედვით, მეორადი ტალღების წყაროდ იქცევა. მაგრამ დაბრკოლების ზომა იმდენად მცირეა, რომ მისი კიდეები შეიძლება ჩაითვალოს დამთხვევად, ე.ი. დაბრკოლება თავისთავად მეორადი ტალღების წერტილის წყაროა (სურ. 97).

დიფრაქციის ფენომენი ადვილად შეინიშნება, როდესაც ტალღები ვრცელდება წყლის ზედაპირზე. როდესაც ტალღა მიაღწევს თხელ, უმოძრაო ღეროს, ის ხდება ტალღების წყარო (სურ. 99).

25. ჰიუგენს-ფრენელის პრინციპი.თუ ხვრელის ზომები მნიშვნელოვნად აღემატება ტალღის სიგრძეს, მაშინ ტალღა, რომელიც გადის ხვრელს, ვრცელდება სწორი ხაზით (სურ. 100).

თუ დაბრკოლების ზომა მნიშვნელოვნად აღემატება ტალღის სიგრძეს, მაშინ დაბრკოლების უკან იქმნება ჩრდილოვანი ზონა (სურ. 101). ეს ექსპერიმენტები ეწინააღმდეგება ჰაიგენსის პრინციპს. ფრანგმა ფიზიკოსმა ფრენელმა შეავსო ჰიუგენსის პრინციპი მეორადი ტალღების თანმიმდევრულობის იდეით. ყოველი წერტილი, სადაც ტალღა მოდის, ხდება იგივე ტალღების წყარო, ე.ი. მეორადი თანმიმდევრული ტალღები. მაშასადამე, ტალღები არ არის მხოლოდ იმ ადგილებში, სადაც მეორადი ტალღებისთვის დაკმაყოფილებულია ჩარევის მინიმალური პირობები.

26. პოლარიზებული ტალღა- განივი ტალღა, რომელშიც ყველა ნაწილაკი ერთსა და იმავე სიბრტყეში ირხევა. თუ ტვინის თავისუფალი ბოლო რხევა ერთ სიბრტყეში, მაშინ სიბრტყით პოლარიზებული ტალღა ვრცელდება ტვინის გასწვრივ. თუ ტვინის თავისუფალი ბოლო რხევა სხვადასხვა მიმართულებით, მაშინ ტვინის გასწვრივ გავრცელებული ტალღა არ არის პოლარიზებული. თუ ვიწრო ჭრილის სახით დაბრკოლება მოთავსებულია არაპოლარიზებული ტალღის გზაზე, მაშინ ჭრილში გავლის შემდეგ ტალღა პოლარიზდება, რადგან უფსკრული საშუალებას აძლევს ტვინის ვიბრაციას გაიაროს მის გასწვრივ.

თუ პოლარიზებული ტალღის გზაზე პირველის პარალელურად მეორე ჭრილი დაიდება, მაშინ ტალღა თავისუფლად გაივლის მასში (სურ. 102).

თუ მეორე ჭრილი პირველთან მართი კუთხით დაიდება, მაშინ ხარის გავრცელება შეჩერდება. მოწყობილობას, რომელიც ირჩევს ერთ კონკრეტულ სიბრტყეში წარმოქმნილ ვიბრაციას, ეწოდება პოლარიზატორი (პირველი ჭრილი). მოწყობილობას, რომელიც განსაზღვრავს პოლარიზაციის სიბრტყეს, ეწოდება ანალიზატორი.

27.ხმა -ეს არის შეკუმშვისა და იშვიათობის გამრავლების პროცესი ელასტიურ გარემოში, მაგალითად, გაზში, სითხეში ან ლითონებში. შეკუმშვისა და იშვიათობის გავრცელება ხდება მოლეკულების შეჯახების შედეგად.

28. ხმის მოცულობაეს არის ხმის ტალღის ძალა ადამიანის ყურის ბარტყზე, რომელიც გამოწვეულია ხმის წნევით.

ხმის წნევა - ეს არის დამატებითი წნევა, რომელიც წარმოიქმნება გაზში ან სითხეში ხმის ტალღის გავრცელებისას.ხმის წნევა დამოკიდებულია ხმის წყაროს ვიბრაციის ამპლიტუდაზე. თუ მსუბუქი დარტყმით გამოვიღებთ ტინინგის ხმას, იგივე ხმას მივიღებთ. მაგრამ, თუ მოწესრიგების ჩანგალი უფრო ძლიერად მოხვდება, მისი ვიბრაციების ამპლიტუდა გაიზრდება და ის უფრო ხმამაღლა ჟღერს. ამრიგად, ხმის სიძლიერე განისაზღვრება ხმის წყაროს ვიბრაციის ამპლიტუდით, ე.ი. ხმის წნევის რყევების ამპლიტუდა.

29. ხმის სიმაღლეგანისაზღვრება რხევების სიხშირით. რაც უფრო მაღალია ხმის სიხშირე, მით უფრო მაღალია ტონი.

ბგერის ვიბრაციები, რომლებიც წარმოიქმნება ჰარმონიული კანონის მიხედვით, აღიქმება როგორც მუსიკალური ტონი. ჩვეულებრივ ხმა არის რთული ხმა, რომელიც არის ვიბრაციების ერთობლიობა მსგავსი სიხშირეებით.

რთული ბგერის ფუნდამენტური ბგერა არის ბგერა, რომელიც შეესაბამება ყველაზე დაბალ სიხშირეს მოცემული ბგერის სიხშირეების სიმრავლეში. რთული ბგერის სხვა სიხშირეების შესაბამის ტონებს ოვერტონები ეწოდება.

30. ხმის ტემბრი. ერთი და იგივე ფუნდამენტური ტონის მქონე ბგერები განსხვავდება ტემბრით, რაც განისაზღვრება ოვერტონების სიმრავლით.

თითოეულ ადამიანს აქვს საკუთარი უნიკალური ტემბრი. აქედან გამომდინარე, ჩვენ ყოველთვის შეგვიძლია განვასხვავოთ ერთი ადამიანის ხმა მეორე ადამიანის ხმისგან, მაშინაც კი, როდესაც მათი ფუნდამენტური ტონები ერთნაირია.

31.ულტრაბგერა. ადამიანის ყური აღიქვამს ბგერებს, რომელთა სიხშირე მერყეობს 20 ჰც-დან 20 000 ჰც-მდე.

20000 ჰც-ზე მეტი სიხშირის მქონე ბგერებს ულტრაბგერა ეწოდება. ულტრაბგერა მოძრაობს ვიწრო სხივების სახით და გამოიყენება სონარისა და ხარვეზების გამოვლენაში. ულტრაბგერითი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ზღვის ფსკერის სიღრმის დასადგენად და სხვადასხვა ნაწილში დეფექტების გამოსავლენად.

მაგალითად, თუ ლიანდაგს არ აქვს ბზარები, მაშინ რელსის ერთი ბოლოდან გამოსხივებული ულტრაბგერა, რომელიც ასახულია მისი მეორე ბოლოდან, მისცემს მხოლოდ ერთ ექოს. თუ არის ბზარები, მაშინ ულტრაბგერა აისახება ბზარებიდან და ინსტრუმენტები ჩაწერენ რამდენიმე ექოს. ულტრაბგერა გამოიყენება წყალქვეშა ნავებისა და თევზის სკოლების გამოსავლენად. ღამურა ნავიგაციას უწევს სივრცეში ულტრაბგერის გამოყენებით.

32. ინფრაბგერითი- ხმა 20 ჰც-ზე დაბალი სიხშირით. ამ ხმებს ზოგიერთი ცხოველი აღიქვამს. მათი წყარო ხშირად მიწისძვრის დროს დედამიწის ქერქის ვიბრაციაა.

33. დოპლერის ეფექტიარის აღქმული ტალღის სიხშირის დამოკიდებულება ტალღების წყაროს ან მიმღების მოძრაობაზე.

ნება მიეცით ნავი დაისვენოს ტბის ზედაპირზე და მიეცით ტალღები მის მხარეს გარკვეული სიხშირით. თუ ნავი იწყებს მოძრაობას ტალღის გავრცელების მიმართულების საწინააღმდეგოდ, მაშინ გაიზრდება ტალღების სიხშირე ნავის მხარეს. უფრო მეტიც, რაც უფრო მაღალია ნავის სიჩქარე, მით უფრო მაღალია ტალღების სიხშირე გვერდით. პირიქით, როდესაც ნავი მოძრაობს ტალღის გავრცელების მიმართულებით, ზემოქმედების სიხშირე ნაკლები გახდება. ეს მსჯელობა ადვილად გასაგებია ნახ. 103.

რაც უფრო მაღალია შემხვედრი მოძრაობის სიჩქარე, მით ნაკლები დრო იხარჯება ორ უახლოეს ქედს შორის მანძილის დაფარვაზე, ე.ი. რაც უფრო მოკლეა ტალღის პერიოდი და მით მეტია ტალღის სიხშირე ნავთან შედარებით.

თუ დამკვირვებელი სტაციონარულია, მაგრამ ტალღების წყარო მოძრაობს, მაშინ დამკვირვებლის მიერ აღქმული ტალღის სიხშირე დამოკიდებულია წყაროს მოძრაობაზე.

დაე, ყანჩამ ზედაპირულ ტბაზე დამკვირვებლისკენ გაიაროს. ყოველ ჯერზე, როცა ის ფეხს წყალში აყენებს, ტალღები წრეებად იშლება ამ ადგილიდან. და ყოველ ჯერზე მცირდება მანძილი პირველ და ბოლო ტალღებს შორის, ე.ი. უფრო დიდი რაოდენობით ქედები და დეპრესიები უფრო მოკლე მანძილზეა ჩასმული. ამიტომ, სტაციონარული დამკვირვებლისთვის იმ მიმართულებით, რომლისკენაც მიდის ყანჩა, სიხშირე იზრდება. და პირიქით, სტაციონარული დამკვირვებლისთვის, რომელიც მდებარეობს დიამეტრულად საპირისპირო წერტილზე უფრო დიდ მანძილზე, არის იგივე რაოდენობის წვერები და ღარები. ამიტომ ამ დამკვირვებლისთვის სიხშირე მცირდება (სურ. 104).