Media elastis adalah media di mana gaya elastis bekerja di antara partikel-partikelnya. Jika ada partikel medium yang dipaksa untuk berosilasi, maka karena aksi gaya elastis, pertama-tama partikel tetangga terdekatnya akan bergerak osilasi, kemudian partikel yang paling dekat dengan tetangganya, dan seterusnya, semakin banyak partikel baru yang terlibat dalam gerakan osilasi. proses osilasi, mereka mengatakan bahwa gelombang elastis merambat dalam medium. Jadi, di bawah berlari melambai memahami proses perambatan getaran pada suatu medium. Proses ini disertai dengan perpindahan energi dari sumber osilasi, dan perpindahan partikel searah dengan gerak gelombang tidak terjadi; partikel tersebut berosilasi di sekitar posisi kesetimbangannya.

Perlu dicatat bahwa di bawah partikel lingkungan memahami bukan hanya satu molekul, tetapi kumpulan sejumlah besar molekul yang mempunyai sifat kira-kira sama (perpindahan yang sama dari posisi kesetimbangannya, kecepatan yang sama, dll.). Ukuran partikel harus cukup kecil, secara signifikan lebih kecil dari gangguan yang timbul dalam medium, khususnya, secara signifikan lebih kecil dari panjang gelombang yang merambat dalam medium. Partikel-partikel tersebut mencegah berbagai deformasi dan, dengan demikian, media menunjukkan sifat elastis. Struktur molekul medium tidak dianggap; itu dianggap kontinu.

Membedakan gelombang longitudinal dan transversal. Pada gelombang longitudinal, partikel-partikel medium berosilasi sepanjang vektor kecepatan gelombang, dan pada gelombang transversal, partikel-partikel tersebut berosilasi tegak lurus terhadapnya (Gbr. 6.1a).

Gelombang longitudinal berhubungan dengan deformasi tekan dan tarik volume kecil medium (Gbr. 6.1, a), dan oleh karena itu merambat di semua media. Berbeda dengan gelombang longitudinal, gelombang transversal berhubungan dengan deformasi geser (Gbr. 6.1, b), oleh karena itu gelombang tersebut hanya merambat pada benda padat, karena deformasi tersebut tidak terjadi pada cairan atau gas. Perhatikan bahwa selain ombak masuk media elastis Mereka juga menghasilkan gelombang pada permukaan cairan; di sini partikel medium melakukan osilasi kompleks, termasuk gerakan transversal dan longitudinal.

Mari kita perkenalkan ciri-ciri yang menggambarkan proses gelombang dengan menggunakan contoh gelombang harmonik (sinus). Gelombang harmonik (sinus). disebut gelombang dimana partikel-partikel mediumnya melakukan osilasi harmonik di sekitar posisi kesetimbangannya dengan frekuensi siklik tertentu .

Mari kita perhatikan proses terjadinya gelombang harmonik bidang transversal dalam suatu medium. Biarkan suatu saat nanti
semua partikel berada pada bidang datar
(untuk bidang ini koordinatnya sama dengan nol-) mulai melakukan osilasi harmonik dengan periode osilasi . Pada Gambar. 6.2 untuk partikel yang terletak pada sumbu
, foto-foto gelombang pada saat-saat tertentu ditampilkan
Dan .

Foto-foto ini memberikan momen-momen ini

waktu offset
partikel medium di sekitar posisi kesetimbangannya. Jadi, misalnya, pada saat ini

partikel 1 akan menyimpang maksimal dari posisi setimbangnya, perpindahannya sama dengan amplitudo osilasi , dan selama ini gelombang menempuh jarak ke partikel nomor 3. Pada saat itu
, partikel 1 melewati posisi setimbang, partikel 3 dibelokkan maksimal ke atas, gelombang mencapai partikel nomor 5. Pada saat itu
gelombang mencapai partikel nomor 9 dan jarak yang ditempuh gelombang selama ini disebut panjang gelombang dan dilambangkan dengan simbol .

Dengan memperhatikan foto-foto perambatan gelombang harmonik bidang transversal dalam suatu medium di atas, maka dapat diberikan definisi ciri-ciri utama proses gelombang sebagai berikut.

1. PeriodeT ombak– waktu satu osilasi lengkap partikel medium.

2. Kecepatan fase ombak atau kecepatan rambat gelombang - kecepatan pergerakan fase osilasi tertentu dalam medium.

3. Panjangombak- jarak yang ditempuh gelombang dalam satu periode atau jarak minimum antar partikel medium yang berosilasi

dengan perbedaan fasa sama dengan
. Dari definisi panjang gelombang, kita dapat menulis rumus berikut:

4. permukaan gelombang- permukaan yang ditarik melalui posisi kesetimbangan partikel medium yang berosilasi dalam fase yang sama (Gambar 6.3 menunjukkan permukaan gelombang untuk gelombang harmonik bidang). Ada banyak permukaan gelombang, dan tidak bergerak.

5. Gelombang depan- permukaan yang memisahkan partikel medium menjadi partikel yang terlibat dan tidak terlibat dalam gerak osilasi. Hanya ada satu muka gelombang, dan bergerak dengan kecepatan gelombang. Kita dapat mengatakan bahwa muka gelombang adalah yang terjauh dari sumber osilasi saat ini permukaan gelombang waktu. Pada setiap titik muka gelombang, vektor kecepatan fasa diarahkan tegak lurus terhadapnya.

Bentuk permukaan gelombang dan muka gelombang bergantung pada kondisi pembangkitan dan perambatan gelombang. Berdasarkan jenis muka gelombang, gelombang bidang, bola, dan silinder dibedakan (Gbr. 6.4). Untuk gelombang-gelombang ini, sumber osilasi masing-masing adalah bidang, titik, dan benang memanjang.

Kinematika dan dinamika proses gelombang. Bidang stasioner dan gelombang sinus. Interferensi dan difraksi gelombang. Gelombang berlari dan berdiri. Kecepatan fase, panjang gelombang, bilangan gelombang, vektor gelombang. Gelombang elastis pada gas, cairan dan padatan. Karakteristik energi gelombang elastis. Vektor Umov.

6.1. Kinematika dan dinamika proses gelombang.
Bidang stasioner dan gelombang sinus

Gelombang adalah perubahan keadaan suatu medium (gangguan) yang merambat dalam medium tersebut dan membawa energi bersamanya. Proses perambatan getaran dalam ruang.

Perambatan getaran dalam ruang terjadi karena interaksi antar partikel medium elastis. Gelombang, tidak seperti osilasi, tidak hanya dicirikan oleh periodisitas dalam waktu, tetapi juga oleh periodisitas dalam ruang. Dalam hal ini, partikel-partikel medium tidak diangkut oleh gelombang; mereka hanya berosilasi di sekitar posisi kesetimbangannya. Oleh karena itu, sifat utama semua gelombang, apapun sifatnya, adalah perpindahan energi tanpa perpindahan materi di ruang angkasa. Di antara berbagai gelombang yang terdapat di alam dan teknologi, yang dibedakan adalah gelombang elastis, gelombang pada permukaan cairan, dan gelombang elektromagnetik.

Gelombang elastis (atau mekanik) adalah gangguan mekanis yang timbul dan merambat dalam medium elastis. Gelombang elastis meliputi bunyi dan gelombang seismik; elektromagnetik - gelombang radio, cahaya dan sinar-x.

Tergantung pada arah osilasi partikel relatif terhadap arah rambat gelombang, gelombang longitudinal dan transversal dibedakan.

Membujur– ini adalah gelombang yang arah rambatnya bertepatan dengan arah perpindahan (osilasi) partikel medium.

Gelombang transversal adalah gelombang yang arah rambatnya dan arah perpindahan (getaran) partikel mediumnya saling tegak lurus.

Pada zat cair dan gas, gaya elastik hanya timbul pada saat kompresi dan tidak timbul pada saat geser, oleh karena itu deformasi elastik di dalamnya hanya dapat merambat dalam bentuk gelombang longitudinal (“gelombang kompresi”).

Pada benda padat yang timbul gaya elastis selama geser, deformasi elastis dapat merambat tidak hanya dalam bentuk memanjang, tetapi juga dalam bentuk gelombang transversal (“gelombang geser”). Dalam padatan ukuran terbatas(misalnya pada batang dan pelat), gambaran perambatan gelombang lebih kompleks: di sini juga muncul jenis gelombang lain, yang merupakan kombinasi dari dua jenis utama pertama.

Pada gelombang elektromagnetik, arah medan listrik dan magnet hampir selalu tegak lurus terhadap arah rambat gelombang, (kecuali jika media anisotropik dan propagasi di ruang tak bebas) oleh karena itu gelombang elektromagnetik melintang di ruang bebas.

Gelombang dapat memiliki bentuk yang berbeda-beda. Gelombang tunggal, atau impuls, adalah gangguan yang relatif singkat dan tidak bersifat teratur. Serangkaian gangguan berulang yang terbatas disebut rangkaian gelombang.

Gelombang harmonik – gelombang sinus tak berujung di mana semua perubahan medium terjadi menurut hukum sinus atau kosinus. Gangguan tersebut dapat menyebar ke lingkungan yang homogen(jika amplitudonya kecil) tanpa mengubah bentuknya.

Tempat geometris titik yang dicapai gelombang dalam selang waktu tertentu disebut gelombang depan(atau muka gelombang). Gelombang depan mewakili permukaan yang memisahkan bagian ruang yang sudah terlibat dalam proses gelombang dari area di mana osilasi belum terjadi.

Letak geometri titik-titik yang berosilasi dalam satu fasa disebut permukaan gelombang. Permukaan gelombang dapat ditarik melalui titik mana pun dalam ruang yang dicakup oleh proses gelombang. Permukaan gelombang ada himpunan tak terbatas, sementara hanya ada satu muka gelombang pada waktu tertentu. Permukaan gelombang tetap diam (melewati posisi kesetimbangan partikel yang berosilasi dalam fase yang sama). Muka gelombang bergerak sepanjang waktu. Permukaan gelombang dapat memiliki geometri yang berbeda. Dalam kasus yang paling sederhana, mereka berbentuk bidang atau bola. Oleh karena itu, gelombang dalam hal ini disebut bidang atau bola. Pada gelombang bidang, permukaan gelombang merupakan sistem bidang yang sejajar satu sama lain, dan pada gelombang bola, permukaan gelombang merupakan sistem permukaan bola yang konsentris.

Jarak antara partikel-partikel terdekat yang bergetar dalam satu fasa disebut panjang gelombang aku. Panjang gelombang sama dengan jarak rambat gelombang dalam satu periode:

Atau , (6.1)

dimana l adalah panjang gelombang;

T – periode gelombang, mis. waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan satu siklus osilasi penuh;

n - frekuensi, mis. jumlah periode per satuan waktu.

Arah gelombang ditentukan dengan menggunakan vektor gelombang k. Arah vektor gelombang bertepatan dengan arah vektor kecepatan:

, (6.2)

di mana w adalah frekuensi melingkar atau siklik.

Dalam akustik dan optik nilai numerik Vektor gelombang direpresentasikan sebagai bilangan gelombang:

. (6.3)

6.2. Persamaan gelombang bidang

Persamaan gelombang bidang- ekspresi yang menentukan perpindahan suatu titik berosilasi sebagai fungsi dari koordinat dan waktu, mis.

x = x(x, y, z, t), (6.4)

di mana x adalah offsetnya.

Fungsi ini harus periodik terhadap t dan terhadap x, y, z. Mari kita cari bentuk fungsinya dalam kasus gelombang bidang yang merambat searah sumbu X (Gbr. 6.1). Biarkan dinding datar melakukannya osilasi harmonik, menurut ekspresi

. (6.5)

Pada suatu titik dalam ruang yang terletak pada jarak x dari titik asal gelombang, partikel-partikel akan melakukan osilasi yang sama seperti pada titik asal gelombang. Permukaan gelombang dalam hal ini akan tegak lurus terhadap sumbu X Karena semua titik pada permukaan gelombang berosilasi secara merata, perpindahan x hanya akan bergantung pada x dan t x = x(x, t).

Gelombang memerlukan waktu untuk menempuh jarak dari titik asal ke titik yang bersangkutan. Muka gelombang akan tiba pada titik yang dipertimbangkan dalam ruang setelah beberapa waktu.

Persamaan osilasi pada titik yang ditinjau akan berbentuk

Rumus (6.6) adalah persamaan gelombang merambat lurus, yaitu. merambat searah sumbu X positif.

Gelombang berlari disebut gelombang yang mentransfer energi di ruang angkasa. Secara kuantitatif, perpindahan energi melalui gelombang dicirikan oleh vektor rapat fluks energi

. (6.7)

Vektor kepadatan fluks energi – kuantitas fisik, modul siapa sama dengan energi DE ditransfer oleh gelombang per satuan waktu (Dt=1) melalui satuan luas yang terletak tegak lurus arah rambat gelombang (DS^). Arah vektor fluks rapat energi (vektor Umov) bertepatan dengan arah perpindahan energi. Dapat ditunjukkan bahwa nilai numerik vektor fluks rapat energi ditentukan oleh hubungan

dimana u adalah rapat energi pada setiap titik medium, nilai rata-ratanya adalah:

;

ρ – kepadatan medium;

x 0 – amplitudo gelombang; w - melingkar (frekuensi siklik);

v – kecepatan fasa (kecepatan pergerakan fasa gelombang).

DI DALAM bentuk vektor:

J= kamu× ay. (6.9)

Kecepatan fase gelombang elastis:

a) memanjang; (6.10)

b) melintang, (6.11)

dimana E adalah modulus Young (karakteristik sifat elastis sedang, kebalikan dari koefisien elastisitas);

G adalah modulus geser (sama dengan tegangan tangensial di mana sudut geser akan sama dengan 45 o jika batas elastis tidak terlampaui pada deformasi sebesar tersebut).

Konsep kecepatan fasa berlaku untuk gelombang monokromatik.

Karena gelombang yang merambat di ruang angkasa mewakili paket gelombang (karena prinsip superposisi), maka selain kecepatan fase, konsep kecepatan kelompok juga dipertimbangkan untuk paket gelombang. Paket gelombang– sekumpulan gelombang yang frekuensinya sedikit berbeda satu sama lain.

Kecepatan kelompok Kecepatan gerak dalam ruang disebut amplitudo gelombang. Energi gelombang ditransfer bersamanya. Kecepatan grup ditentukan oleh hubungan berikut:

. (6.12)

Persamaan gelombang balik dapat diperoleh dengan mengganti x pada (6.6) dengan (-x):

6.3.Persamaan gelombang

Ternyata persamaan gelombang apa pun adalah solusi untuk beberapa persamaan persamaan diferensial orde kedua yang disebut gelombang. Untuk menentukan bentuk persamaan gelombang, kita bandingkan turunan parsial kedua terhadap koordinat dan waktu dari persamaan gelombang: .

Turunan terhadap x:

; . (6.14)

Derivatif terhadap t:

; . (6.15)

Mari kita bagi kedua ruas persamaan (6.15) dengan v 2:

atau . (6.16)

Membandingkan ekspresi (6.14) dan (6.16), kita yakin bahwa ruas kanannya sama, oleh karena itu kita dapat menyamakan ruas kiri persamaan ini:

. (6.17)

Hubungan (6.17) adalah persamaan gelombang dari gelombang bidang yang merambat sepanjang sumbu X.

Persamaan gelombang dari gelombang bidang yang merambat masuk ruang tiga dimensi, memiliki formulir

. (6.17)

Dalam matematika, diperkenalkan operator khusus yang disebut operator Laplace:

. (6.18)

Dengan menggunakan operator Laplace /Laplacian/, persamaan gelombang (6.17) berbentuk

Jika pada saat menganalisis suatu proses diperoleh persamaan bentuk (6.19), berarti proses yang ditinjau adalah gelombang yang merambat dengan kecepatan v.

6.4. Interferensi gelombang. Gelombang berdiri

Dengan perambatan beberapa gelombang secara simultan dalam suatu medium, partikel-partikel medium tersebut mengalami osilasi, yang merupakan akibatnya penjumlahan geometris osilasi yang akan dilakukan partikel selama perambatan masing-masing gelombang secara terpisah. Akibatnya, gelombang-gelombang itu saling tumpang tindih tanpa mengubah satu sama lain. Fenomena ini disebut prinsip superposisi gelombang.

Apabila osilasi yang disebabkan oleh gelombang-gelombang individual pada setiap titik medium mempunyai beda fasa dan mempunyai frekuensi yang sama, maka gelombang-gelombang tersebut disebut koheren. Gelombang yang koheren dipancarkan oleh sumber yang koheren. Sumber yang koheren disebut sumber titik, yang dimensinya dapat diabaikan, memancarkan gelombang ke ruang angkasa dengan perbedaan fasa yang konstan. Ketika gelombang koheren ditambahkan, a fenomena interferensi.

Gangguan– ini adalah fenomena superposisi gelombang koheren, yang mengakibatkan redistribusi energi gelombang di ruang angkasa. Muncul pola interferensi, dimana osilasi pada titik tertentu saling memperkuat dan pada titik lain saling melemahkan.

Paling sering, interferensi terjadi ketika dua gelombang bidang yang berlawanan propagasi dengan amplitudo yang sama ditumpangkan. Gelombang yang dihasilkan dari interferensi tersebut disebut kedudukan. Gelombang hampir berdiri timbul ketika gelombang dipantulkan dari rintangan. Gelombang yang jatuh pada rintangan dan gelombang pantulan balik, jika dijumlahkan, membentuk gelombang berdiri.

Biarkan gelombang bidang maju dan mundur merambat sepanjang sumbu X, persamaannya berbentuk

DI DALAM dalam hal ini osilasi yang dihasilkan diperoleh dengan penjumlahan aljabar:

Mengambil keuntungan identitas trigonometri

kita menulis ulang (6.22) dalam bentuk

Ekspresi (6.23) - persamaan gelombang berdiri.

Amplitudo gelombang berdiri

. (6.24)

Dari (6.24) jelas bahwa amplitudo, bergantung pada x, dapat mencapai nilai maksimum dan minimum.

Benar-benar:

1) pada kx = ± np (n = 0, 1, 2, ¼) amplitudo maksimum: A = 2x 0. Titik di mana amplitudo perpindahan menjadi dua kali lipat disebut antinode gelombang berdiri;

2) pada kx = ± (2n + 1)p amplitudonya menjadi nol. Titik-titik ini disebut simpul gelombang berdiri.

Jarak antara yang berdekatan (node) – panjang gelombang berdiri aku 0 . Panjang gelombang berdiri

Dalam interferometer suara, sumber suara (sumber gelombang) adalah membran atau pelat piezoelektrik - 1 (Gbr. 6.3). Terdapat reflektor (reflektor) - 2. Dengan menggerakkan reflektor diperoleh sistem gelombang bunyi berdiri. Jika n node muncul ketika reflektor bergerak sejauh L, maka cepat rambat bunyi akan sama dengan

. (6.26)

Artinya, untuk menentukan cepat rambat suatu gelombang (gelombang bunyi), perlu diukur panjang gelombang berdiri l 0 dan frekuensi getaran bunyi.

Kuliah 7 . Energi, kerja, tenaga

Kerja gaya dan ekspresinya melalui integral lengkung. Kekuatan. Energi sebagai ukuran universal dari berbagai bentuk pergerakan dan interaksi. Energi kinetik sistem dan hubungannya dengan kerja luar dan kekuatan internal, melekat pada sistem. Energi kinerja sistem gerakan rotasi. Energi suatu sistem yang mengalami gerak osilasi. Energi potensial dan energi interaksi. Energi potensial suatu benda terletak pada medan gravitasi benda lain. Energi potensial dan stabilitas sistem. Energi dalam. Energi deformasi elastis.

7.1. Kerja gaya dan ekspresinya melalui integral lengkung

Pekerjaan- ini adalah perubahan bentuk gerak jika dilihat dari sisi kuantitatifnya. Dalam pengertian umum Pekerjaan- ini adalah proses mengubah beberapa bentuk gerak materi menjadi bentuk lain dan pada saat yang bersamaan karakteristik kuantitatif proses ini.

Pekerjaan mekanis - suatu proses di mana energi suatu sistem berubah di bawah pengaruh gaya, dan pada saat yang sama merupakan ukuran kuantitatif dari perubahan ini.

Saat melakukan usaha, selalu ada gaya yang bekerja pada suatu titik material (sistem, benda) dan perpindahan yang disebabkan oleh gaya tersebut. Jika setidaknya salah satu dari faktor-faktor ini tidak ada, maka tidak ada pekerjaan yang dilakukan.

Pekerjaan dasar beberapa kekuatan F, bekerja pada suatu titik material (benda, sistem), menyebabkan perpindahan dasar d R, sama dengan hasil kali gaya dan perpindahan:

dA = F×d R= F×dr×cosa = F r×dr, (7.1)

dimana α adalah sudut antara arah gerak dan arah gaya yang bekerja.

Dari (7.1) berikut ini kapan

α < π/2, dA >0 - pekerjaan positif;

α = π/2, dA = 0 - tidak ada usaha yang dilakukan;

α > π/2, dA< 0 - работа отрицательная;

α = 0, dA = F×dr - arah gerak dan arah gaya kerja bertepatan.

Dalam hal besarnya komponen tangensial gaya tetap tidak berubah sepanjang waktu, maka usaha ditentukan oleh relasi

Secara khusus, kondisi ini terpenuhi jika benda bergerak lurus dan gaya yang besarnya konstan membentuk sudut konstan dengan arah pergerakan. Oleh karena itu, ekspresi (7.2) dalam hal ini dapat diberikan bentuk berikut:

Perlu dicatat bahwa konsep kerja dalam mekanika sangat berbeda dengan gagasan kerja pada umumnya. Misalnya, untuk menahan beban berat sambil berdiri tak bergerak, terlebih lagi untuk memindahkan beban tersebut sepanjang jalur horizontal, portir mengeluarkan usaha-usaha tertentu, yaitu. "melakukan pekerjaannya." Namun, bekerjalah sebagai besaran mekanis dalam kasus ini nilainya nol.

Vektor gaya pada bidang selalu dapat diuraikan menjadi dua komponen - normal dan tangensial. Jelas bahwa hanya komponen tangensial gaya yang mampu melakukan usaha. Dalam hal besarnya proyeksi gaya terhadap arah gerak tidak tetap terhadap waktu, untuk menghitung usaha, lintasan S harus dibagi menjadi beberapa bagian dasar, dengan mengambilnya sedemikian kecil sehingga selama waktu yang dilewati benda. pada bagian seperti itu gayanya dapat dianggap konstan. Kemudian pada setiap bagian dasar lintasan DS 1 kerja gaya sama dengan

. (7.4)

Dan usaha sepanjang jalur S dapat dihitung sebagai jumlah usaha dasar:

. (7.5)

DI DALAM kasus umum, ketika sebuah titik material (benda, sistem), yang bergerak sepanjang lintasan lengkung, melewati jalur yang panjangnya berhingga, Anda dapat secara mental memecah jalur ini menjadi elemen-elemen yang sangat kecil, yang masing-masingnya terdapat gaya F dapat dianggap konstan, dan pekerjaan dasar dapat dihitung menggunakan rumus (7.1). Menjumlahkan semua usaha dasar ini dan bergerak ke batasnya, mengarahkan panjang semua perpindahan dasar ke nol, dan jumlahnya hingga tak terhingga, kita peroleh

. (7.6)

Ekspresi (7.6) disebut integral lengkung dari vektor F sepanjang jalan L.

Gambar.7.1

Usaha yang ditentukan oleh rumus (7.6) dapat direpresentasikan secara grafis, dalam koordinat F - S, berdasarkan luas gambar, yang sesuai dengan temuan integral lengkung. Gambar 7.1 menunjukkan grafik F t sebagai fungsi dari posisi suatu titik pada lintasan. Dapat dilihat dari gambar bahwa usaha dasar secara numerik sama dengan luas garis yang diarsir, dan usaha

Telah ditetapkan secara eksperimental bahwa kerja gravitasi, gaya elastis, kekuatan listrik tidak bergantung pada bentuk lintasan, tetapi ditentukan oleh posisi awal dan akhir poin materi(sistem, badan). Usaha yang dilakukan oleh gaya-gaya ini sepanjang lintasan tertutup adalah nol:

. (7.11)

Kekuatan untuk apa hal itu dilakukan kondisi ini, dipanggil konservatif atau potensial.

Pekerjaan kekuatan konservatif pada setiap jalur tertutup adalah nol. Oleh karena itu, medan gaya potensial dapat didefinisikan sebagai medan gaya yang usahanya pada setiap lintasan tertutup adalah nol. Karena usaha pada medan potensial gaya-gaya pada lintasan tertutup adalah nol, maka gaya-gaya tersebut melakukan kerja positif pada beberapa bagian lintasan tertutup, dan kerja negatif pada bagian lain.

Semua gaya yang tidak memenuhi kondisi ini disebut non-konservatif.

Jenis gelombang pembangkit listrik.

Instalasi gelombang yang paling umum adalah tipe float. Fluida kerja Instalasi semacam itu - pelampung - terletak di permukaan laut dan melakukan osilasi vertikal sesuai dengan perubahan ketinggian air selama gelombang angin. Gerakan vertikal pelampung digunakan untuk mengompres gas atau cairan dalam suatu wadah secara bergantian, atau diubah menjadi gerakan rotasi pembangkit listrik dll. Misalnya, pelampung berdiameter 16 m yang dikembangkan di Norwegia dengan amplitudo pergerakan vertikal 8 m mampu menghasilkan hingga 4 juta kWh per tahun dengan efisiensi 80%. Amplitudo osilasi pelampung dapat ditingkatkan secara signifikan (10-12 kali lipat) dengan memperbaiki desainnya. Untuk meningkatkan amplitudo (resonansi), pelampung silinder vertikal sebagian (tergantung pada parameter gelombang dan pelampung) diisi dengan air atau beban dengan massa yang sesuai digantungkan pada pelampung. Model pelampung resonansi skala besar (Gbr. 2), dipelajari di Jepang, memiliki diameter 2,2 m, tinggi 22 m, massa 13,5 ton, turbin baling-baling dengan diameter 0,8 m osilasi pelampung mencapai 8 m dengan tinggi gelombang 0,5 hingga 1,5 m.

Beras. 2 Pelampung resonansi

Instalasi yang disebut “kolom air berosilasi (osilasi)” adalah sebuah ruangan yang bagian bawahnya yang terbuka dibenamkan di bawah tingkat terendah air (palung gelombang). Saat level di dalam ruangan naik dan turun, terjadi kompresi siklik dan pemuaian udara, yang pergerakannya melalui sistem katup memutar turbin udara yang terletak di lubang di bagian atas ruangan. Karakteristik efisiensi kolom air yang berosilasi ditunjukkan pada Gambar. 3.

Beras. 3. Efisiensi kolom air yang berosilasi
H dan λ masing-masing adalah tinggi dan panjang gelombang.

Instalasi paling terkenal dari jenis ini, yang disebut “pelampung Masuda”, diusulkan oleh I. Masuda (Jepang pada tahun 1961). Instalasi energi gelombang yang terdiri dari beberapa “kolom air berosilasi” yang saling berhubungan dibuat dalam bentuk bejana yang disebut “ Kaimei”, dengan bobot perpindahan 500 ton. Peralatan listrik instalasi terdiri dari 3 turbin udara dengan impeler berdiameter 1,4 m dan generator. AC dengan kekuatan 125 kW. Selama pengujian, daya maksimum diamati ketika panjang gelombang dan instalasi (bejana) sama.

Contoh implementasi praktis Teknologi ini dapat digunakan oleh proyek Wave Hub bernilai jutaan dolar, yang didanai oleh pemerintah Inggris, dana Eropa, dan perusahaan industri. Stasiun ini akan berlokasi di laut, lepas pantai Cornwall, kurang lebih 16 kilometer dari kota Hayle. Meskipun berstatus “demonstrasi”, stasiun ini akan memasok hingga 20 megawatt ke jaringan, yang setara dengan kebutuhan beberapa ribu rumah tangga, dan kapasitas tersebut direncanakan akan ditingkatkan di masa depan.

Rencana tersebut memberikan pola pembangunan yang tidak biasa. Pihak berwenang di Barat Daya Inggris akan menyewakan bagian laut “pribadi” berukuran 1 x 2 kilometer kepada perusahaan. Di sana, para industrialis akan memasang kompleks pembangkit gelombang berbagai sirkuit, dan semuanya akan dihubungkan ke pantai menggunakan kabel.

Wave Hub didukung oleh generator gelombang PowerBuoy dari perusahaan Amerika Ocean Power Technologies (OPT), yang memiliki cabang di Inggris. PowerBuoy bekerja dengan menggerakkan pelampung besar (beberapa meter) secara vertikal yang meluncur di sepanjang kolom yang berlabuh di bagian bawah. Di kawasan tempat Wave Hub berada, kedalaman lautnya mencapai 50 meter. Di dekat Hailey, OPT akan mengerahkan armada generator tersebut dengan kapasitas masing-masing 150 kilowatt.

Wave Hub mulai menghasilkan energi untuk konsumen pada tahun 2011. Pada saat yang sama, proyek uji coba secara nominal direncanakan selama lima tahun, namun menyediakan perpanjangan pekerjaan dan, yang paling penting, perluasan jaringan generator hingga total kapasitas 50 megawatt. Inggris akan menjadi pemimpin dunia dalam penggunaan energi kelautan.

Pelampung yang terletak di permukaan laut tidak hanya dapat melakukan osilasi vertikal, tetapi juga gerakan sudut sesuai dengan profil gelombang. Fluida kerja pada instalasi tersebut terdiri dari dua atau lebih pelampung yang dihubungkan satu sama lain melalui engsel berupa pompa piston atau “bellow” bergelombang. Instalasi tersebut menggunakan perubahan bentuk permukaan laut selama gelombang angin (dengan mengubah posisi sudut antara pelampung) untuk menggerakkan pompa atau “bellow”. Instalasi paling terkenal dari jenis ini adalah rakit kontur (engsel) Cockerell (Gbr. 4), diusulkan pada tahun 1972. Karakteristik kinerja rakit disajikan pada Gambar. 5.

Beras. 4. Kontur (bersambung) Rakit Cockerell

Beras. 5. Efisiensi rangkaian rakit dua mata rantai
dengan stabilisasi kaku pada link belakang.

Model tersebut juga diuji pada magnitudo 1/10 di Solent dekat Southampton. Rakit kontur dipasang tegak lurus terhadap muka gelombang dan melacak profilnya. Uji laboratorium terperinci pada model rakit skala 1/100 menunjukkan bahwa efisiensinya sekitar 45%. Ini lebih rendah dari “bebek” Salter (yang akan dibahas di bawah), namun rakit memiliki keunggulan lain: desainnya mirip dengan pembuatan kapal tradisional). Produksi rakit semacam itu tidak memerlukan pembuatan rakit baru. perusahaan industri dan akan meningkatkan lapangan kerja di industri pembuatan kapal.

Efisiensi instalasi pelampung meningkat jika Anda menggunakan pelampung eksentrik, yang tidak hanya berayun di atas ombak, tetapi juga merasakan tekanan gelombang yang datang. Instalasi yang terkenal dari jenis ini adalah “bebek” Salter. Nama teknis untuk konverter semacam itu adalah sayap berosilasi. Bentuk konverter memastikan ekstraksi daya maksimum (Gbr. 6.).

Beras. 6. “Salter’s Duck”: a – diagram konversi energi gelombang; b – opsi desain konverter; 1 – platform terapung; 2 – penyangga silinder dengan penggerak dan generator listrik ditempatkan di dalamnya; 3 – pelampung asimetris.

Pelampung berbentuk pelampung asimetris berbentuk silinder yang terletak pada sumbu horizontal, dengan bagian belakang berbentuk silinder melingkar. Sumbunya terletak di sepanjang muka gelombang. Di bawah pengaruh gelombang pada tonjolan eksentrik, ia melakukan getaran sudut di sekitar porosnya. Sumbu horizontal harus distabilkan dari linier dan gerakan rotasi. Untuk tujuan ini, Salter mengusulkan penggunaan stabilisasi fase frontal - membuat sumbu cukup panjang dan menempatkan beberapa kamera di atasnya, sehingga puncak gelombang yang mendekat dalam fase berbeda saling mengimbangi gaya pada sumbu. Efektivitas perangkat ini telah dipelajari oleh banyak penulis, yang mengkonfirmasi hasil yang diperoleh S. Salter (Gbr. 7). Telah ditunjukkan juga bahwa sistem yang terdiri dari tiga atau empat benda mampu menyerap hampir seluruh energi gelombang acak pada rentang frekuensi yang luas. Bahkan membatasi sistem menjadi dua benda tetap mempertahankan kemampuan untuk memilih lebih dari 95% energi gelombang acak dalam rentang frekuensi yang luas. Dalam hal ini, efisiensi masing-masing benda maksimum pada rentang frekuensinya (Gbr. 8.).

Beras. 7. Efisiensi “bebek” Salter dengan satu derajat kebebasan

Beras. 8. Efisiensi sistem dua bebek Salter.

Awalnya, Salter membuat prototipe perangkat frekuensi pita sempit. Di kolam ombak, ia menyerap hingga 90% energi yang datang. Tes pertama dalam kondisi dekat dengan kondisi laut dilakukan pada bulan Mei 1977 di Danau. Loch Ness. Karangan bunga “bebek” 20 meter sepanjang 50 meter massa total 16 t diluncurkan dan diuji selama 4 bulan di berbagai tempat kondisi gelombang. Pada bulan Desember tahun yang sama, model ini, 1/10 dari ukuran konverter laut masa depan, diluncurkan kembali dan menghasilkan arus pertama. Dalam waktu 3 bulan. Selama salah satu periode musim dingin yang paling parah, model pembangkit listrik tenaga gelombang pertama di Inggris beroperasi dengan efisiensi sekitar 50%. Pengembangan lebih lanjut Salter bertujuan untuk memberikan bebek kemampuan menahan benturan gelombang maksimum dan membuat karangan bunga transduser yang ditambatkan dalam bentuk garis yang cukup fleksibel. Diasumsikan bahwa karakteristik ukuran bebek asli kira-kira 0,1? , yang setara dengan 10 m untuk gelombang Atlantik 100 meter. Seutas benang pakan sepanjang beberapa kilometer diperkirakan akan dipasang di daerah dengan gelombang paling kuat di sebelah barat Hebrides. Kekuatan seluruh stasiun akan menjadi sekitar 100 MW. Kerugian paling serius pada bebek Salter adalah sebagai berikut:

Kebutuhan untuk mentransfer gerakan osilasi lambat ke penggerak generator;

Kebutuhan untuk menghilangkan daya dari perangkat jarak jauh yang mengambang di kedalaman yang cukup;

Karena sensitivitas sistem yang tinggi terhadap arah gelombang, maka perlu dilakukan pemantauan perubahan arahnya untuk mendapatkan efisiensi konversi yang tinggi;

Kesulitan dalam perakitan dan pemasangan karena rumitnya bentuk permukaan “bebek”.

Meskipun perangkat ini bekerja cukup efisien, proyek ini hampir ditinggalkan pada pertengahan tahun 80an karena laporan UE yang salah memperkirakan harga listrik yang dihasilkan menggunakan teknologi tersebut 10 kali lebih tinggi dari harga sebenarnya. Sekarang kesalahannya telah ditemukan, dan minat terhadap perangkat Salter kembali meningkat.

Ember pengambil (Gbr. 9.) adalah perangkat lain yang, seperti Bebek, dapat menghasilkan energi dengan “menggunakan” getaran air laut. Ambil ember - perangkat dengan enam bantalan udara dipasang di sekitar lubang pos bulat. Ketika gelombang menghantam struktur, udara “diperas” di antara enam bantalan melalui kolom berongga, yang dilengkapi dengan turbin yang dapat mengatur sendiri. Bahkan ketika biaya kabel yang menghubungkan perangkat ke pantai diperhitungkan, diperkirakan bahwa ember kulit kerang dapat menghasilkan listrik dengan biaya sekitar US$0,06 per kWh.

Pada bulan Juli 1998, Pusat Sains dan Teknologi Kelautan Jepang mulai mengerjakan sistem propulsi kelautan terbesar di dunia, prototipe ukuran penuhnya diuji pada tahun 2000. Alat terapung ini disebut “Paus Perkasa” (Gbr. 10.). Pemasangannya dengan panjang 50 m dan lebar 30 m menggunakan gelombang Samudra Pasifik untuk menggerakkan tiga turbin udara (satu dengan daya pengenal 50 kW + 10 kW dan dua masing-masing 30 kW) yang dipasang pada platform terpasang.

Setelah unit prototipe ditarik ke lokasi tambatan sekitar 1,5 km dari pintu keluar Teluk Gokasho, unit tersebut ditambatkan (pada kedalaman sekitar 40 m) dengan enam kabel; empat kabel menuju laut dan dua di sisi bawah angin. Kekuatan kabelnya dirancang untuk menahan angin topan, dan pemasangannya sendiri mampu menahan gelombang setinggi 8 meter. Paus Perkasa mengubah energi gelombang menjadi listrik dengan menggunakan kolom air yang berosilasi untuk menggerakkan turbin udara. Gelombang yang masuk dan keluar dari ruang udara yang terletak pada saluran masuk menyebabkan permukaan air di dalam ruang tersebut naik dan turun. Saat terkena air, udara masuk atau keluar ruangan melalui nozel di bagian atas. Akibatnya, aliran udara berkecepatan tinggi memutar turbin udara yang menggerakkan generator. Paus Perkasa dapat dikendalikan dari jarak jauh dari pantai. Dalam proyek percontohan, listrik dihasilkan

terutama digunakan untuk memberi daya pada perangkat terpasang; kelebihan apa pun akan terakumulasi di baterai. Katup pengaman melindungi turbin udara dari kerusakan pada cuaca badai dengan mematikan aliran udara jika kecepatan turbin melebihi batas tertentu. Mighty Whale sendiri dapat digunakan sebagai stasiun cuaca, sebagai tempat tambatan sementara kapal-kapal kecil atau sebagai platform penangkapan ikan.

Proyek asli yang menggunakan energi gelombang dalam adalah proyek Eropa pusat penelitian energi kelautan(Pusat Energi Kelautan Eropa). Penulisnya adalah perusahaan Aquamarine Power yang berbasis di Edinburgh.

Generator listrik gelombang yang disebut “Oyster” adalah unit terbesar dari jenisnya di dunia; tingginya sebanding dengan gedung bertingkat. Pada tahun 2009, perangkat ini dipasang di dasar laut dan dihubungkan ke jaringan listrik konsumen - perangkat ini memberi daya pada beberapa ratus rumah.

Oyster (Gbr. 11 – 13) adalah pembangkit listrik tenaga gelombang asli. Itu ditempatkan di garis pantai, dalam jarak ratusan meter dari tepi pantai dan pada kedalaman sedang beberapa meter atau puluhan meter. Pelampung besar, yang dipasang di bagian bawah dengan tuas yang kuat, harus bergoyang karena pengaruh gelombang yang melewatinya.

Seluruh bagian kelistrikan tetap berada di darat - dengan cara ini akan bekerja lebih lama, dan akan lebih mudah untuk memelihara dan memperbaikinya. Hanya pelampung super dan pelampung dua sisi yang digerakkan olehnya yang akan tetap berada di bawah. pompa piston. Yang terakhir mengemudi air laut ke pantai, di mana dia memutar rotor generator pembangkit listrik tenaga air. Satu salinan mesin tersebut menghasilkan 300 hingga 600 kilowatt, tergantung pada lokasi pemasangan dan sejumlah detail lainnya. Beberapa pelampung dengan pompa dapat bekerja sama untuk menggerakkan satu turbin hidrolik darat yang besar, yang akan mengurangi biaya kompleks tersebut.

Gambar 13. Skema stasiun "tiram".

Gelombang mengelilingi kita di mana-mana, karena kita hidup di dunia yang penuh gerakan dan suara. Apa itu alam proses gelombang, apa inti dari teori proses gelombang? Mari kita lihat ini menggunakan contoh eksperimental.

Konsep gelombang dalam fisika

Konsep umum untuk banyak proses adalah adanya suara. Menurut definisinya, suara adalah hasil gerakan getaran cepat yang diciptakan oleh udara atau media lain yang dirasakan oleh organ pendengaran kita. Mengetahui definisi ini, kita dapat melanjutkan untuk mempertimbangkan konsep “proses gelombang”. Ada sejumlah eksperimen yang memungkinkan kita mengkaji fenomena ini dengan jelas.

Proses gelombang yang dipelajari dalam fisika dapat diamati dalam bentuk gelombang radio, gelombang suara, gelombang kompresi bila digunakan pita suara. Mereka menyebar melalui udara.

Untuk definisi visual konsep melempar batu ke dalam genangan air dan mencirikan penyebaran efek. Ini adalah contoh Hal ini terjadi karena naik turunnya suatu zat cair.

Akustik

Seluruh bagian yang disebut “Akustik” dikhususkan untuk mempelajari sifat-sifat suara dalam fisika. Mari kita cari tahu apa ciri-cirinya. Mari kita fokus pada fenomena dan proses yang belum jelas, pada permasalahan yang masih menunggu untuk dipecahkan.

Akustik, seperti cabang fisika lainnya, masih banyak jumlahnya misteri yang belum terpecahkan. Mereka belum ditemukan. Mari kita perhatikan proses gelombang dalam akustik.

Suara

Konsep ini dikaitkan dengan keberadaan yang dihasilkan oleh partikel medium. Bunyi merupakan rangkaian proses osilasi yang berhubungan dengan terjadinya gelombang. Dalam proses pembentukan pada lingkungan kompresi dan penghalusan, timbullah proses gelombang.

Indikator panjang gelombang bergantung pada sifat media tempat proses osilasi berlangsung. Hampir semua fenomena yang terjadi di alam berhubungan dengan adanya getaran suara dan gelombang suara yang merambat di medium tersebut.

Contoh penentuan proses gelombang di alam

Pergerakan tersebut dapat menginformasikan tentang fenomena proses gelombang. Gelombang suara berfrekuensi tinggi dapat menempuh jarak ribuan kilometer, misalnya jika gunung berapi meletus.

Saat terjadi gempa, terjadi getaran akustik dan geoakustik yang kuat, yang dapat direkam dengan alat penerima suara khusus.

Selama gempa bawah laut, hal yang menarik dan fenomena yang mengerikan- tsunami, yaitu gelombang besar, yang muncul selama manifestasi elemen bawah tanah atau bawah air yang kuat.

Berkat akustik, Anda bisa mendapatkan informasi bahwa tsunami sedang mendekat. Banyak dari fenomena ini telah diketahui sejak lama. Namun tetap saja beberapa konsep fisika memerlukan kajian yang cermat. Oleh karena itu, untuk mengungkap misteri yang belum terpecahkan, gelombang suaralah yang menjadi penyelamatnya.

Teori tektonik

Pada abad ke-18, lahirlah “hipotesis bencana”. Pada saat itu, konsep “elemen” dan “keteraturan” belum ada hubungannya. Kemudian mereka menemukan bahwa usia dasar lautan jauh lebih muda daripada daratan, dan permukaannya terus diperbarui.

Pada saat inilah, berkat pandangan baru terhadap bumi, hipotesis gila tersebut berkembang menjadi teori “Tektonik Lempeng Litosfer”, yang menyatakan bahwa mantel bumi bergerak dan cakrawala mengapung. Proses ini mirip dengan pergerakan aliran es abadi.

Untuk memahami proses yang dijelaskan, penting untuk membebaskan diri Anda dari stereotip dan pandangan kebiasaan, untuk mewujudkan jenis makhluk lain.

Kemajuan lebih lanjut dalam sains

Kehidupan geologis di bumi mempunyai waktu dan keadaan materinya sendiri. Sains telah berhasil menciptakan kembali kemiripan tersebut. Di dasar lautan terjadi pergerakan yang terus menerus, di mana terjadi retakan dan pembentukan retakan punggungan ketika zat baru dari kedalaman bumi naik ke permukaan dan berangsur-angsur mendingin.

Pada saat ini, proses terjadi di darat saat berada di permukaan mantel bumi lempengan litosfer raksasa yang mengambang - cangkang batu bagian atas bumi, yang membawa benua dan dasar laut.

Ada sekitar sepuluh piring seperti itu. Mantelnya gelisah, jadi lempeng litosfer mulai bergerak. DI DALAM kondisi laboratorium prosesnya memiliki tampilan pengalaman yang elegan.

Di alam, hal ini mengancam bencana geologis - gempa bumi. Penyebabnya adalah proses konveksi global yang terjadi di kedalaman bumi. Akibat dari pergolakan tersebut adalah tsunami.

Jepang

Di antara wilayah-wilayah lain yang berbahaya secara seismik di bumi, Jepang menempati tempat khusus; rangkaian pulau ini disebut “sabuk api”.

Dengan memantau secara dekat pernapasan permukaan bumi, bencana yang akan datang dapat diprediksi. Untuk mempelajari proses osilasi, rig pengeboran ultra-dalam diperkenalkan ke dalam ketebalan bumi. Ia menembus hingga kedalaman 12 km dan memungkinkan para ilmuwan menarik kesimpulan tentang keberadaan batuan tertentu di dalam bumi.

Cepat rambat gelombang elektromagnetik dipelajari pada pelajaran fisika di kelas 9. Mereka menunjukkan percobaan dengan beban yang terletak di jarak yang sama dari satu sama lain. Mereka dihubungkan oleh pegas identik dari tipe biasa.

Jika Anda memindahkan beban pertama ke kanan dengan jarak tertentu, beban kedua tetap pada posisi yang sama selama beberapa waktu, tetapi pegas sudah mulai menyusut.

Definisi "gelombang"

Sejak proses seperti itu terjadi, timbullah gaya elastis yang akan mendorong beban kedua. Ia akan menerima percepatan, setelah beberapa waktu ia akan menambah kecepatan, bergerak ke arah ini dan menekan pegas antara beban kedua dan ketiga. Pada gilirannya, pegas ketiga akan menerima percepatan, mulai berakselerasi, bergeser dan mempengaruhi pegas keempat. Sehingga proses tersebut akan terjadi pada seluruh elemen sistem.

Dalam hal ini, perpindahan beban kedua akan terjadi lebih lambat dari yang pertama. Akibat selalu tertinggal dari penyebabnya.

Selain itu, perpindahan beban kedua akan menyebabkan perpindahan beban ketiga. Proses ini cenderung menyebar ke kanan.

Jika beban pertama mulai berosilasi hukum harmonik, maka proses ini akan meluas ke bobot kedua, namun dengan reaksi tertunda. Oleh karena itu, jika Anda membuat beban pertama berosilasi, Anda bisa mendapatkan osilasi yang akan menyebar ke ruang angkasa seiring waktu. Berikut adalah definisi gelombang.

Jenis gelombang

Bayangkan suatu zat yang terdiri dari atom-atom, yaitu:

• memiliki massa - seperti bobot yang diusulkan dalam percobaan;
• terhubung satu sama lain untuk membentuk padat oleh ikatan kimia(seperti yang dipertimbangkan dalam percobaan dengan pegas).

Oleh karena itu materi adalah suatu sistem yang menyerupai model dari pengalaman. Hal ini dapat menyebar. Proses ini dikaitkan dengan munculnya kekuatan elastis. Gelombang seperti ini sering disebut “elastis”.

Ada dua jenis gelombang elastis. Untuk menentukannya, Anda dapat mengambil pegas panjang, mengamankannya di satu sisi dan merentangkannya ke kanan. Jadi terlihat bahwa arah rambat gelombang adalah sepanjang pegas. Partikel-partikel medium dipindahkan ke arah yang sama.

Pada gelombang seperti itu, sifat arah getaran partikelnya bertepatan dengan arah rambat gelombang. Konsep ini disebut "gelombang longitudinal".

Jika Anda meregangkan pegas dan memberinya waktu untuk berhenti, lalu tiba-tiba mengubah posisinya ke arah vertikal, Anda akan melihat bahwa gelombang merambat sepanjang pegas dan dipantulkan berkali-kali.

Namun arah osilasi partikel sekarang vertikal, dan rambat gelombang horizontal. Ini gelombang transversal. Itu hanya bisa ada dalam benda padat.

Kecepatan gelombang elektromagnetik jenis yang berbeda berbeda. Ahli seismologi berhasil menggunakan properti ini untuk menentukan jarak ke sumber gempa.

Ketika gelombang merambat, partikel-partikel berosilasi sepanjang atau melintasi, tetapi hal ini tidak disertai dengan perpindahan materi, tetapi hanya dengan gerakan. Hal ini tertuang dalam buku pelajaran Fisika kelas 9.

Karakteristik persamaan gelombang

Persamaan gelombang masuk ilmu fisika- sejenis persamaan diferensial hiperbolik linier. Ini juga digunakan untuk bidang lain yang tercakup dalam salah satu persamaan teoritis yang digunakan untuk perhitungan fisika matematika. Secara khusus, mereka menjelaskan gelombang gravitasi. Digunakan untuk menggambarkan proses:

• dalam akustik, sebagai suatu peraturan, tipe linier;
• dalam elektrodinamika.

Proses gelombang ditampilkan dalam perhitungan kasus multidimensi persamaan gelombang homogen.

Perbedaan antara gelombang dan osilasi

Penemuan luar biasa datang dari pemikiran tentang fenomena biasa. Galileo menggunakan detak jantungnya sebagai standar waktu. Dengan demikian, keteguhan proses osilasi pendulum ditemukan - salah satu prinsip dasar mekanika. Ini benar-benar hanya untuk pendulum matematika- sistem osilasi ideal, yang ditandai dengan:

Untuk membuat suatu sistem tidak seimbang, diperlukan kondisi terjadinya osilasi. Dalam hal ini, energi tertentu dikomunikasikan. Bermacam-macam sistem osilasi diperlukan berbagai jenis energi.

Osilasi adalah suatu proses yang ditandai dengan pengulangan gerakan atau keadaan suatu sistem secara konstan selama periode waktu tertentu. Demonstrasi visual proses osilasi adalah contoh pendulum berayun.

Proses osilasi dan gelombang diamati di hampir semua hal fenomena alam.

Gelombang mempunyai fungsi mengganggu atau mengubah keadaan medium, merambat dalam ruang dan membawa energi tanpa perlu memindahkan zat tersebut. Ini properti khas proses gelombang, mereka telah dipelajari dalam fisika sejak lama. Saat meneliti, Anda dapat mengisolasi panjang gelombang.

Gelombang suara bisa ada di semua bidang; gelombang suara tidak hanya ada di ruang hampa. Properti khusus memiliki gelombang elektromagnetik. Mereka bisa ada di mana saja, bahkan di ruang hampa sekalipun.

Energi gelombang bergantung pada amplitudonya. Gelombang melingkar, yang merambat dari suatu sumber, menghilangkan energi di ruang angkasa, sehingga amplitudonya berkurang dengan cepat.

Gelombang linier memiliki sifat yang menarik. Energinya tidak hilang di ruang angkasa, sehingga amplitudo gelombang tersebut berkurang hanya karena gaya gesekan.

Arah rambat gelombang digambarkan dengan sinar – garis yang tegak lurus muka gelombang.

Sudut antara sinar datang dan garis normal adalah Antara garis normal dan sinar pantul – sudut pantul. Kesetaraan sudut-sudut ini dipertahankan pada setiap posisi rintangan relatif terhadap muka gelombang.

Ketika gelombang yang bergerak dalam suatu arah bertemu arah berlawanan, gelombang berdiri dapat terbentuk.

Hasil

Partikel-partikel medium antara simpul-simpul gelombang berdiri yang berdekatan berosilasi dalam fase yang sama. Ini adalah parameter proses gelombang yang terekam persamaan gelombang. Ketika gelombang bertemu, peningkatan dan penurunan amplitudonya dapat diamati.

Mengetahui ciri-ciri utama proses gelombang, kita dapat menentukan amplitudo gelombang yang dihasilkan pada suatu titik tertentu. Mari kita tentukan pada fase apa gelombang dari sumber pertama dan kedua akan sampai pada titik ini. Apalagi fasenya bertolak belakang.

Jika perbedaan pukulannya adalah angka ganjil setengah gelombang, amplitudo gelombang yang dihasilkan pada titik ini akan minimal. Jika beda jalur adalah nol atau bilangan bulat dari panjang gelombang, maka peningkatan amplitudo gelombang yang dihasilkan akan diamati pada titik pertemuan. Ini adalah saat gelombang dari dua sumber ditambahkan.

Frekuensi gelombang elektromagnetik ditetapkan teknologi modern. Perangkat penerima harus mendeteksi gelombang elektromagnetik lemah. Jika Anda memasang reflektor, lebih banyak energi gelombang yang masuk ke penerima. Sistem reflektor dipasang sehingga menghasilkan sinyal maksimal pada perangkat penerima.

Ciri-ciri proses gelombang mendasarinya ide-ide modern tentang sifat cahaya dan struktur materi. Dengan demikian, jika mempelajarinya dengan menggunakan buku teks fisika kelas 9, Anda dapat berhasil belajar memecahkan masalah di bidang mekanika.