Gelombang membujur, perbezaan, contoh

The Gelombang membujur Mereka nyata dalam bahan cara di mana zarah berayun selari dengan arah di mana gelombang bergerak. Seperti yang akan dihargai dalam imej berikut. Ini adalah ciri khasnya.

Gelombang bunyi, gelombang tertentu yang muncul semasa gempa bumi dan yang berlaku di a Slinky Atau musim bunga Apabila dorongan kecil diberikan dalam arah yang sama paksi, mereka adalah contoh yang baik dari gelombang semacam ini.

Rajah 1. Bunyi adalah gelombang membujur yang menghasilkan tekanan dan ekspansi berturut -turut di udara. Sumber: Wikimedia Commons. Pluke [CC0]

Bunyi berlaku apabila objek dibuat bergetar (seperti fingerboard dalam angka, alat muzik atau hanya rentetan vokal) dalam medium yang mampu menghantar gangguan dengan getaran molekulnya. Udara adalah cara yang mencukupi, tetapi juga cecair dan pepejal adalah.

Gangguan berulang kali mengubah tekanan dan ketumpatan medium. Dengan cara ini gelombang menghasilkan tekanan dan ekspansi (jarang berlaku) dalam molekul medium, kerana tenaga dipindahkan pada kelajuan tertentu v.

Perubahan dalam tekanan ini dilihat oleh telinga melalui getaran di gendang telinga, bahawa rangkaian saraf bertanggungjawab untuk mengubah arus elektrik kecil. Apabila sampai ke otak, dia menafsirkannya sebagai bunyi.

Dalam gelombang membujur, corak yang diulangi secara berterusan dipanggil kitaran, Dan tempohnya adalah tempoh gelombang. Terdapat juga amplitud, yang merupakan intensiti maksimum dan yang diukur mengikut magnitud yang diambil sebagai rujukan, dalam hal bunyi ia boleh menjadi variasi tekanan dalam medium.

Satu lagi parameter penting ialah panjang gelombang: Jarak di antara dua tekanan atau ekspansi berturut -turut, lihat Rajah 1. Dalam sistem antarabangsa panjang gelombang diukur dalam meter. Akhirnya ada miliknya kelajuan (dalam meter /saat untuk sistem antarabangsa), yang menunjukkan seberapa cepat tenaga tersebar.

[TOC]

Bagaimana gelombang membujur di gelombang laut?

Dalam badan akuatik, gelombang dihasilkan oleh pelbagai sebab (perubahan tekanan, angin, interaksi graviti dengan bintang lain). Dengan cara ini, gelombang laut boleh diklasifikasikan sebagai:

- Gelombang angin

Boleh melayani anda: induktansi bersama: formula/pekali, aplikasi, latihan

- Pasang surut

- Tsunami

Penerangan mengenai gelombang ini agak kompleks. Secara umum, di dalam air, gelombang bergerak secara longitudinal, menghasilkan pemampatan dan pengembangan berkala medium, seperti yang diterangkan pada awalnya.

Walau bagaimanapun, di permukaan laut perkara agak berbeza, kerana panggilan mendominasi di sana Gelombang cetek, yang menggabungkan ciri -ciri gelombang membujur dan gelombang melintang. Oleh itu, gelombang yang bergerak di kedalaman persekitaran akuatik sangat berbeza dari yang dilakukannya secara dangkal.

Kayu yang terapung di permukaan laut mempunyai jenis swing atau pergerakan putaran lembut. Sesungguhnya, ketika ombak pecah di pantai adalah komponen longitudinal gelombang yang mendominasi, dan ketika kayu bertindak balas terhadap pergerakan molekul air yang mengelilinginya, ia juga diperhatikan untuk datang dan pergi ke permukaan.

Rajah 2. Gelombang laut di permukaan adalah gelombang yang sebahagiannya mempunyai ciri -ciri gelombang longitudinal dan separa. Sumber: Sumber: Vargklo di dalam.Wikipedia [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/]]

Hubungan antara kedalaman dan panjang gelombang

Faktor -faktor yang menentukan jenis gelombang yang berlaku adalah: kedalaman air dan panjang gelombang gelombang laut.  Sekiranya berada di kedalaman air pada titik tertentu ia dipanggil d, Dan panjang gelombang adalah λ, gelombang pergi dari membujur ke cetek ketika:

d < λ/2

Di permukaan molekul air memperoleh pergerakan putaran yang kalah apabila kedalaman meningkat. Gosok air dengan latar belakang menjadikan orbit ini menjadi elips, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2.

Di pantai, perairan berhampiran pantai lebih gelisah kerana ada memecahkan gelombang, zarah air brek di bahagian bawah dan ini menjadikan lebih banyak air terkumpul di rabung. Di perairan yang lebih dalam, ia dianggap sebagai gelombang melembutkan.

Bila d >> λ/2  Mereka mempunyai gelombang air dalam atau Gelombang pendek, Orbit bulat atau elips berkurangan saiz dan gelombang membujur mendominasi. Dan jika d << λ/2  Ombak adalah perairan permukaan atau Gelombang panjang.

Perbezaan dengan gelombang silang

Kedua -dua gelombang membujur dan melintang berada dalam kategori Gelombang mekanikal, yang memerlukan medium material untuk penyebaran.

Boleh melayani anda: daya elektromotif

Perbezaan terbesar di antara mereka telah disebutkan pada permulaan: dalam gelombang melintang zarah -zarah langkah sederhana tegak lurus ke arah penyebaran gelombang, sementara pada yang membujur mereka berayun ke arah yang sama diikuti oleh gangguan. Tetapi ada ciri -ciri yang lebih tersendiri:

Lebih banyak perbezaan antara gelombang melintang dan membujur

- Dalam gelombang silang, rabung dan lembah dibezakan, yang pada yang membujur sama dengan pemampatan dan pengembangan.

- Perbezaan lain ialah gelombang membujur tidak terpolarisasi kerana arah kelajuan gelombang adalah sama dengan pergerakan zarah berayun.

- Gelombang transversal boleh tersebar di mana -mana medium dan bahkan kosong, seperti gelombang elektromagnet. Sebaliknya di dalam cecair, kekurangan kekakuan, zarah -zarah tidak mempunyai kemungkinan lain daripada meluncur antara satu sama lain dan bergerak seperti gangguan, iaitu, secara longitudinal.

Akibatnya, ombak berasal dari tengah -tengah jisim lautan dan atmosfera adalah membujur, kerana gelombang melintang memerlukan cara yang mencukupi untuk membolehkan pergerakan tegak lurus ciri.

- Gelombang membujur menyebabkan tekanan dan kepadatan di tengah -tengah yang mereka menyebarkan. Sebaliknya, gelombang melintang tidak menjejaskan persekitaran dengan cara ini.

Persamaan antara gelombang membujur dan melintang

Secara umum mereka mempunyai bahagian yang sama: tempoh, amplitud, kekerapan, kitaran, fasa dan kelajuan. Semua gelombang mengalami refleksi, pembiasan, pembelauan, gangguan dan kesan Doppler dan tenaga pengangkutan melalui medium.

Walaupun rabung dan lembah tersendiri dari gelombang melintang, pemampatan dalam gelombang membujur adalah sama dengan rabung dan ekspansi ke lembah, sehingga kedua -dua gelombang mengakui penerangan matematik yang sama atau gelombang sinusoidal yang sama.

Contoh gelombang membujur

Gelombang Bunyi adalah gelombang longitudinal yang paling tipikal dan merupakan antara yang paling dikaji, kerana mereka adalah asas komunikasi dan ekspresi muzik, alasan kepentingan mereka dalam kehidupan orang ramai. Di samping itu, gelombang bunyi mempunyai aplikasi penting dalam bidang perubatan, baik diagnostik dan rawatan.

Teknik ultrasound terkenal untuk mendapatkan imej perubatan, dan juga untuk rawatan batu ginjal, antara aplikasi lain. Ultrasound dihasilkan oleh kristal piezoelektrik yang mampu mencipta gelombang tekanan membujur apabila medan elektrik digunakan (ia juga menghasilkan arus apabila tekanan digunakan).

Boleh melayani anda: undang -undang darcy

Untuk benar -benar melihat apa gelombang membujur, tidak lebih baik daripada mata air heliks atau Slinkys. Memberi dorongan kecil ke musim bunga adalah segera untuk memerhatikan bagaimana pemampatan dan ekspansi menyebar secara bergantian sepanjang gilirannya.

- Gelombang seismik

Gelombang membujur juga merupakan sebahagian daripada pergerakan seismik. Gempa bumi terdiri daripada pelbagai jenis gelombang, antaranya adalah Gelombang ms atau utama dan Gelombang s atau sekunder. Yang pertama adalah membujur, manakala dalam zarah kedua getaran sederhana dalam arah melintang ke anjakan gelombang.

Di dalam gempa bumi terdapat kedua -dua gelombang membujur (gelombang utama p) dan melintang (gelombang sekunder) dan jenis lain, seperti gelombang Rayleight dan cinta, dangkal.

Malah, gelombang longitudinal adalah satu -satunya yang diketahui, mereka boleh bergerak melalui pusat bumi. Oleh kerana ini hanya bergerak dalam media cecair atau gas, saintis berfikir bahawa teras bumi terutama terdiri daripada besi tuang.

- Latihan Permohonan

Gelombang dan gelombang S yang dihasilkan semasa perjalanan gempa ke kelajuan yang berbeza di bumi, jadi masa ketibaan mereka di stesen gempa bumi berbeza (lihat Rajah 3). Terima kasih kepada ini adalah mungkin untuk menentukan jarak ke pusat gempa bumi, dengan triangulasi, menggunakan tiga atau lebih data data.

Rajah 3. Gelombang seismik P dan S mencapai seismograf dengan masa yang berlainan, kerana kelajuan mereka berbeza. Sumber: Wikimedia Commons.

Katakan v_P = 8 km/s adalah kelajuan gelombang P, manakala kelajuan gelombang w adalah v_S = 5 km/s. Gelombang P tiba 2 minit lebih awal dari gelombang pertama. Cara mengira jarak dari pusat gempa?

Jawapan

Jadilah jarak antara pusat gempa dan stesen seismologi. Dengan data yang disediakan adalah masa perjalanan t_P dan t_S setiap gelombang:

v_P = D/ t_P

v_S = D/ t_S

Perbezaannya ialah Δt = t_S - t_P:

Δt = d/ v_S - D/ v_P = D (1/ v_S  - 1/ v_P)

Membersihkan nilai d:

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

Mengetahui bahawa 2 minit = 120 saat dan menggantikan nilai -nilai lain:

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

Rujukan

1. Perbezaan antara gelombang melintang dan membujur. Pulih dari: Physicsabout.com.
2. Figueroa, d. 2005.Gelombang dan Fizik Kuantum. Siri Fizikal untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 7. Disunting oleh Douglas Figueroa. Simon Bolivar University. 1-58.
3. Infrasonik dan ultrasound. Pulih dari: lpi.Tel.anggur.adalah
4. Rex, a. 2011. Asas Fizik. Pearson. 263-286.
5. Russell, d. Gerakan gelombang membujur dan melintang. Pulih dari: ACS.PSU.Edu.
6. Gelombang air. Pulih dari: Labman.Phys.utk.Edu.