Elastik bir ortam, parçacıkları arasında elastik kuvvetlerin etki ettiği bir ortamdır. Ortamın herhangi bir parçacığı salınmaya zorlanırsa, elastik kuvvetlerin etkisi nedeniyle, önce en yakın komşu parçacıklar salınım hareketine girer, daha sonra bu komşulara en yakın parçacıklar vb., giderek daha fazla yeni parçacık dahil olur. salınımlı süreç, elastik bir dalganın ortamda yayıldığını söylüyorlar. Yani, altında koşma dalga Titreşimlerin bir ortamda yayılma sürecini anlar. Bu sürece salınım kaynağından enerji aktarımı eşlik eder ve parçacıklar dalganın hareket yönünde aktarımı gerçekleşmez; denge konumları etrafında salınırlar.

Şunu belirtmek gerekir ki, altında ortamın parçacığı tek bir molekülü değil, yaklaşık olarak aynı özelliklere (denge konumlarından aynı yer değiştirmeler, aynı hızlar, vb.) sahip çok sayıda molekülün bir koleksiyonunu anlayın. Parçacık boyutları yeterince küçük olmalı, ortamda ortaya çıkan bozulmalardan önemli ölçüde daha az, özellikle ortamda yayılan dalga boyundan önemli ölçüde daha az olmalıdır. Bu tür parçacıklar çeşitli deformasyonları önler ve dolayısıyla ortam elastik özellikler sergiler. Ortamın moleküler yapısı dikkate alınmaz; sürekli olduğu kabul edilir.

Ayırt etmek boyuna ve enine dalgalar. Boyuna bir dalgada, ortamın parçacıkları dalga hızı vektörü boyunca ve ona dik bir enine dalgada salınır (Şekil 6.1a).

Boyuna dalgalar, ortamın küçük hacimlerinin basınç ve çekme deformasyonlarıyla ilişkilidir (Şekil 6.1, a) ve bu nedenle tüm ortamlarda yayılırlar. Boyuna dalgaların aksine, enine dalgalar kayma deformasyonu ile ilişkilidir (Şekil 6.1, b), bu nedenle sıvılar veya gazlar için böyle bir deformasyon bulunmadığından yalnızca katılarda yayılırlar. Dalgalara ek olarak şunu unutmayın. elastik ortam Ayrıca bir sıvının yüzeyinde dalgalar üretirler; burada ortamın parçacıkları hem enine hem de boyuna hareketler dahil olmak üzere karmaşık salınımlar gerçekleştirir.

Harmonik (sinüs) dalga örneğini kullanarak dalga sürecini tanımlayan özellikleri tanıtalım. Harmonik (sinüs) dalgası ortamın parçacıklarının denge konumları etrafında belirli bir döngüsel frekansla harmonik salınımlar yaptığı bir dalga olarak adlandırılır .

Bir ortamda enine düzlem harmonik dalganın oluşma sürecini ele alalım. Bir anda izin ver
tüm parçacıklar düzlemdedir
(bu düzlem için koordinat sıfıra eşit-) bir salınım periyoduyla harmonik salınımlar gerçekleştirmeye başlar . Şek. Eksen üzerinde bulunan parçacıklar için 6.2
, Dalganın belirli anlardaki fotoğrafları gösteriliyor
Ve .

Bu fotoğraflar bu anları veriyor

ofset süresi
ortamın parçacıkları denge konumları etrafında. Yani örneğin şu anda

Parçacık 1, denge konumundan maksimum derecede sapacaktır, yer değiştirmesi salınım genliğine eşittir ve bu süre zarfında dalga, parçacık numarası 3'e kadar olan mesafeyi kat eder.
1. parçacık denge pozisyonunu geçer, 3. parçacık maksimum derecede yukarı doğru saptırılır, dalga 5 numaralı parçacık'a ulaşır.
dalga 9 numaralı parçacığa ulaşır ve bu süre zarfında dalganın kat ettiği mesafeye dalga boyu denir ve simgesiyle gösterilir. .

Düzlemsel bir enine harmonik dalganın bir ortamdaki yayılımının yukarıdaki fotoğrafları dikkate alınarak, dalga sürecinin ana özelliklerinin aşağıdaki tanımları verilebilir.

1. DönemT dalgalar– ortam parçacıklarının bir tam salınım süresi.

2. Faz hızı dalgalar veya dalga yayılma hızı - ortamdaki belirli bir salınım aşamasının hareket hızı.

3. Uzunlukdalgalar- bir dalganın bir periyotta kat ettiği mesafe veya ortamın salınan parçacıkları arasındaki minimum mesafe

eşit faz farkıyla
. Dalga boyunun tanımından aşağıdaki formülü yazabiliriz:

4. dalga yüzeyi- aynı fazda salınan ortam parçacıklarının denge konumlarından çizilen bir yüzey (Şekil 6.3, bir düzlem harmonik dalga için dalga yüzeylerini gösterir). Çok sayıda dalga yüzeyi vardır ve bunlar hareketsizdir.

5. Dalga ön- ortamın parçacıklarını salınım hareketine dahil olanlar ve olmayanlar olarak ayıran bir yüzey. Yalnızca bir dalga cephesi vardır ve dalga hızıyla hareket eder. Dalga cephesinin salınım kaynağından en uzakta olduğunu söyleyebiliriz. şu anda zaman dalgası yüzeyi. Dalga cephesinin her noktasında faz hız vektörü ona dik olarak yönlendirilir.

Dalga yüzeylerinin ve dalga cephesinin şekli, dalganın oluşma ve yayılma koşullarına bağlıdır. Dalga cephesinin türüne göre düzlem, küresel ve silindirik dalgalar ayırt edilir (Şekil 6.4). Bu dalgalar için salınımların kaynağı sırasıyla bir düzlem, bir nokta ve uzatılmış bir ipliktir.

Dalga süreçlerinin kinematiği ve dinamiği. Düzlem sabit ve sinüs dalgası. Dalgaların girişimi ve kırınımı. Koşu ve ayakta duran dalgalar. Faz hızı, dalga boyu, dalga sayısı, dalga vektörü. Gazlarda, sıvılarda ve katılarda elastik dalgalar. Enerji özellikleri elastik dalgalar. Vektör Umov.

6.1. Dalga süreçlerinin kinematiği ve dinamiği.
Düzlem sabit ve sinüs dalgası

Dalgalar, bir ortamın durumundaki değişikliklerdir (bozulmalardır), bu ortamda yayılır ve enerjiyi beraberlerinde taşırlar. Titreşimlerin uzayda yayılma süreci.

Titreşimlerin uzayda yayılması, elastik bir ortamın parçacıkları arasındaki etkileşim nedeniyle meydana gelir. Salınımlardan farklı olarak bir dalga, yalnızca zamandaki periyodiklikle değil aynı zamanda uzaydaki periyodiklikle de karakterize edilir. Bu durumda ortamın parçacıkları dalga tarafından taşınmazlar; yalnızca denge konumları etrafında salınırlar. Dolayısıyla doğası ne olursa olsun tüm dalgaların temel özelliği, uzayda madde aktarımı olmadan enerjinin aktarımıdır. Doğada ve teknolojide bulunan dalga çeşitleri arasında elastik dalgalar, sıvıların yüzeyindeki dalgalar ve elektromanyetik dalgalar öne çıkmaktadır.

Elastik (veya mekanik) dalgalar, elastik bir ortamda ortaya çıkan ve yayılan mekanik bozukluklardır. Elastik dalgalar ses ve sismik dalgalar; elektromanyetik – radyo dalgaları, ışık ve x-ışınları.

Dalga yayılma yönüne göre parçacık salınımlarının yönüne bağlı olarak, boyuna ve enine dalgalar ayırt edilir.

boyuna– bunlar yayılma yönü ortam parçacıklarının yer değiştirme (salınım) yönü ile çakışan dalgalardır.

Enine dalgalar, yayılma yönleri ve ortam parçacıklarının yer değiştirme (salınım) yönleri karşılıklı olarak dik olan dalgalardır.

Sıvılarda ve gazlarda elastik kuvvetler yalnızca sıkıştırma sırasında ortaya çıkar ve kayma sırasında meydana gelmez, bu nedenle içlerindeki elastik deformasyonlar yalnızca uzunlamasına dalgalar (“sıkıştırma dalgaları”) şeklinde yayılabilir.

Kayma sırasında elastik kuvvetlerin ortaya çıktığı katılarda, elastik deformasyonlar yalnızca boyuna değil aynı zamanda enine dalgalar ("kayma dalgaları") şeklinde de yayılabilir. Katılarda sınırlı boyut(örneğin çubuklarda ve plakalarda), dalga yayılımının resmi daha karmaşıktır: burada ilk iki ana türün birleşimi olan başka dalga türleri de ortaya çıkar.

Elektromanyetik dalgalarda, elektrik ve manyetik alanların yönleri neredeyse her zaman dalganın yayılma yönüne diktir (bu durum hariç). anizotropik ortam ve boş olmayan alanda yayılma) bu nedenle elektromanyetik dalgalar boş uzayda enine.

Dalgalar farklı şekillerde olabilir. Tek bir dalga veya dürtü, düzenli bir karaktere sahip olmayan, nispeten kısa bir rahatsızlıktır. Sınırlı sayıda tekrarlanan rahatsızlıklara dalga katarı adı verilir.

Harmonik dalga – ortamdaki tüm değişikliklerin sinüs veya kosinüs kanununa göre meydana geldiği sonsuz bir sinüs dalgası. Bu tür rahatsızlıklar aşağıdakilere yayılabilir: homojen ortam(eğer genlikleri küçükse) şekli bozmadan.

Geometrik yer Dalgaların belirli bir t süresi içinde ulaştığı noktalara denir. dalga cephesi(veya dalga cephesi). Dalga ön Halihazırda dalga sürecine dahil olan alanın bir kısmını, salınımların henüz ortaya çıkmadığı alandan ayıran yüzeyi temsil eder.

Aynı fazda salınan noktaların geometrik konumuna ne ad verilir? dalga yüzeyi. Dalga yüzeyi, dalga sürecinin kapsadığı uzaydaki herhangi bir noktadan çizilebilir. Dalga yüzeyleri mevcut sonsuz küme, herhangi bir zamanda yalnızca bir dalga cephesi varken. Dalga yüzeyleri sabit kalır (aynı fazda salınan parçacıkların denge konumlarından geçerler). Dalga cephesi her zaman hareket eder. Dalga yüzeyleri farklı geometrilere sahip olabilir. En basit durumlarda düzlem veya küre şeklindedirler. Buna göre bu durumlarda dalgaya düzlem veya küresel denir. Düzlem dalgada dalga yüzeyleri birbirine paralel düzlemlerden oluşan bir sistemdir ve küresel dalgada eşmerkezli küresel yüzeylerden oluşan bir sistemdir.

Aynı fazda titreşen yakındaki parçacıklar arasındaki mesafeye denir dalga boyu l. Dalga boyu, dalganın bir periyotta yayıldığı mesafeye eşittir:

Veya, (6.1)

burada l dalga boyudur;

T – dalga periyodu, yani tam bir salınım döngüsünü tamamlamak için gereken süre;

n - frekans, yani. birim zaman başına dönem sayısı.

Dalganın yönü dalga vektörü kullanılarak belirlenir k. Dalga vektörünün yönü hız vektörünün yönü ile çakışır:

, (6.2)

burada w dairesel veya döngüsel frekanstır.

Akustik ve optikte sayısal değer Dalga vektörü bir dalga numarası olarak temsil edilir:

. (6.3)

6.2. Düzlem dalga denklemi

Düzlem dalga denklemi- salınan bir noktanın yer değiştirmesini koordinatlarının ve zamanın bir fonksiyonu olarak belirleyen bir ifade;

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

burada x ofsettir.

Bu fonksiyon hem t'ye göre hem de x, y, z'ye göre periyodik olmalıdır. X ekseni yönünde yayılan bir düzlem dalga durumunda fonksiyonun biçimini bulalım (Şekil 6.1). Düz duvarın yapmasına izin verin harmonik salınım ifadeye göre

. (6.5)

Dalganın başlangıç ​​noktasından x kadar uzaklıkta bulunan uzaydaki bir noktada, parçacıklar dalganın başlangıç ​​noktasındakiyle aynı salınımları gerçekleştireceklerdir. Bu durumda dalga yüzeyleri X eksenine dik olacaktır. Dalga yüzeyinin tüm noktaları eşit şekilde salındığından, x'in yer değiştirmesi yalnızca x'e ve t x = x(x, t)'ye bağlı olacaktır.

Bir dalganın başlangıç ​​noktasından söz konusu noktaya kadar olan mesafeyi kat etmesi zaman alır. Dalga cephesi bir süre sonra uzayda söz konusu noktaya ulaşacaktır.

Söz konusu noktadaki salınımların denklemi şu şekilde olacaktır:

Formül (6.6), doğrudan ilerleyen bir dalganın denklemidir; pozitif X ekseni yönünde yayılıyor.

Çalışan dalgalar uzayda enerji aktaran dalgalara denir. Niceliksel olarak, enerjinin dalgalarla transferi enerji akısı yoğunluk vektörü ile karakterize edilir.

. (6.7)

Enerji akışı yoğunluğu vektörü – fiziksel miktar, kimin modülü enerjiye eşit DE, dalga yayılma yönüne (DS ^) dik olarak yerleştirilmiş bir birim alan boyunca birim zaman başına bir dalga (Dt=1) tarafından aktarılır. Enerji yoğunluğu akı vektörünün (Umov vektörü) yönü, enerji transferinin yönü ile çakışmaktadır. Enerji yoğunluğu akı vektörünün sayısal değerinin ilişki ile belirlendiği gösterilebilir.

burada u ortamın her noktasındaki enerji yoğunluğudur ve bunun ortalama değeri:

;

ρ – ortamın yoğunluğu;

x 0 – dalga genliği; w - dairesel (döngüsel frekans);

v – faz hızı (dalga fazının hareket hızı).

İÇİNDE vektör formu:

J= sen× v. (6.9)

Elastik dalgaların faz hızı:

a) boyuna; (6.10)

b) enine, (6.11)

burada E Young modülüdür (karakteristik elastik özellikler orta, esneklik katsayısının tersi);

G kayma modülüdür (bu kadar büyük deformasyonlarda elastik sınır aşılmadığı takdirde kayma açısının 45° olacağı teğetsel gerilime eşittir).

Faz hızı kavramı monokromatik dalgalar için geçerlidir.

Uzayda yayılan dalgalar bir dalga paketini temsil ettiğinden (süperpozisyon ilkesi nedeniyle), dalga paketi için faz hızına ek olarak grup hızı kavramı da dikkate alınır. Dalga paketi– frekansları birbirinden çok az farklı olan bir dizi dalga.

Grup hızı Uzaydaki hareket hızına dalganın genliği denir. Dalga enerjisi onunla birlikte aktarılır. Grup hızı aşağıdaki ilişkiyle belirlenir:

. (6.12)

Geri dalga denklemi(6.6)'daki x'in (-x) ile değiştirilmesiyle elde edilebilir:

6.3.Dalga denklemi

Herhangi bir dalganın denkleminin bazı problemlerin çözümü olduğu ortaya çıktı. diferansiyel denklem ikinci dereceden dalga denir. Dalga denkleminin biçimini oluşturmak için ikinci kısmi türevleri dalga denkleminden koordinatlara ve zamana göre karşılaştırırız: .

x'e göre türevler:

; . (6.14)

t'ye göre türevler:

; . (6.15)

Denklemin (6.15) her iki tarafını da v 2'ye bölelim:

veya . (6.16)

(6.14) ve (6.16) ifadelerini karşılaştırarak sağ taraflarının eşit olduğuna ikna olduk, dolayısıyla bu denklemlerin sol taraflarını eşitleyebiliriz:

. (6.17)

İlişki (6.17), eksen boyunca yayılan bir düzlem dalganın dalga denklemidir X.

Yayılan bir düzlem dalganın dalga denklemi üç boyutlu uzay, formu var

. (6.17)

Matematikte Laplace operatörü adı verilen özel bir operatör tanıtılmıştır:

. (6.18)

Laplace operatörü /Laplacian/ kullanılarak dalga denklemi (6.17) şu şekli alır:

Herhangi bir süreci analiz ederken (6.19) formundaki bir denklem elde edilirse, bu, söz konusu sürecin v hızıyla yayılan bir dalga olduğu anlamına gelir.

6.4. Dalga girişimi. Duran dalgalar

Bir ortamda birden fazla dalganın aynı anda yayılmasıyla ortamın parçacıkları bir salınım yapar. geometrik toplama Her bir dalganın yayılması sırasında parçacıkların ayrı ayrı yapacağı salınımlar. Sonuç olarak dalgalar birbirini değiştirmeden üst üste gelir. Bu fenomene denir dalga süperpozisyon prensibi.

Ortamın her noktasında bireysel dalgaların neden olduğu salınımların faz farkına sahip olması ve aynı frekansa sahip olması durumunda dalgalara tutarlı denir. Tutarlı dalgalar tutarlı kaynaklar tarafından yayılır. Tutarlı kaynaklar boyutları ihmal edilebilecek, sabit faz farkıyla uzaya dalgalar yayan nokta kaynaklara denir. Tutarlı dalgalar eklendiğinde, girişim olgusu.

Parazit yapmak– bu, dalga enerjisinin uzayda yeniden dağıtılmasının bir sonucu olarak tutarlı dalgaların üst üste gelmesi olgusudur. Salınımların bazı noktalarda birbirini güçlendirdiği, bazı noktalarda ise zayıflattığı bir girişim deseni ortaya çıkıyor.

Çoğu zaman girişim, aynı genliğe sahip iki karşıt yayılan düzlem dalgası üst üste bindirildiğinde meydana gelir. Bu tür girişimlerden kaynaklanan dalgaya denir ayakta. Dalgalar engellerden yansıdığında neredeyse duran dalgalar ortaya çıkar. Engelin üzerine düşen dalga ve karşıdan yansıyan dalga toplanarak duran bir dalga oluşturur.

Denklemleri şu şekilde olan ileri ve geri düzlem dalgalarının X ekseni boyunca yayılmasına izin verin.

İÇİNDE bu durumda ortaya çıkan salınım şu şekilde elde edilir: cebirsel toplama:

Faydalanmak trigonometrik özdeşlik

(6.22)’yi formda yeniden yazıyoruz

İfade (6.23) - denklem duran dalga.

Duran dalga genliği

. (6.24)

(6.24)'ten genliğin x'e bağlı olarak maksimum ve minimum değerlere ulaşabileceği açıktır.

Gerçekten mi:

1) kx = ± np'de (n = 0, 1, 2, ¼) genlik maksimumdur: A = 2x 0. Yer değiştirme genliğinin iki katına çıktığı noktalara duran dalga antinodları denir;

2) kx = ± (2n + 1)p'de genlik sıfıra gider. Bu noktalara duran dalga düğümleri denir.

Bitişik (düğümler) arasındaki mesafe – ayakta dalga boyu ben 0. Ayakta dalga boyu

Bir ses interferometresinde, ses kaynağı (dalga kaynağı) bir membran veya piezoelektrik plakadır - 1 (Şekil 6.3). Reflektör (reflektör) vardır - 2. Reflektörün hareket ettirilmesiyle duran ses dalgaları sistemi elde edilir. Reflektörü L kadar hareket ettirirken n düğüm ortaya çıkarsa, ses yayılma hızı şuna eşit olacaktır:

. (6.26)

Yani, bir dalganın (ses dalgası) yayılma hızını belirlemek için, duran dalganın l 0 uzunluğunu ve ses titreşimlerinin sıklığını ölçmek gerekir.

Ders 7 . Enerji, iş, güç

Kuvvet işi ve bunun eğrisel bir integral yoluyla ifadesi. Güç. Çeşitli hareket ve etkileşim biçimlerinin evrensel bir ölçüsü olarak enerji. Sistemin kinetik enerjisi ve dış ve çalışmayla bağlantısı iç kuvvetler, sisteme bağlı. Sistemin enerjisi gerçekleştirilir dönme hareketi. Salınım hareketi yapan bir sistemin enerjisi. Potansiyel enerji ve etkileşim enerjisi. Başka bir cismin yerçekimi alanında bulunan bir cismin potansiyel enerjisi. Potansiyel enerji ve sistem kararlılığı. İç enerji. Elastik deformasyon enerjisi.

7.1. Kuvvet işi ve eğrisel integral yoluyla ifadesi

İş- bu, niceliksel açıdan bakıldığında hareket biçimindeki bir değişikliktir. Genel anlamda İş- Bu, madde hareketinin bazı biçimlerini diğerlerine dönüştürme sürecidir ve aynı zamanda niceliksel özellik bu süreç.

Mekanik iş - Bir sistemin enerjisinin kuvvetlerin etkisi altında değiştiği ve aynı zamanda bu değişimin niceliksel bir ölçüsü olduğu bir süreç.

İş yapılırken her zaman maddi bir noktaya (sistem, gövde) etki eden bir kuvvet ve bu kuvvetin neden olduğu yer değiştirme vardır. Bu faktörlerden en az biri eksikse iş yapılmaz.

Temel çalışma biraz güç F, maddi bir noktaya (gövde, sistem) etki ederek temel yer değiştirmeye neden olur d R, kuvvet ve yer değiştirmenin çarpımına eşittir:

dA = F×d R= F×dr×cosa = F r×dr, (7.1)

burada α, hareket yönü ile etki eden kuvvetin yönü arasındaki açıdır.

(7.1)'den şu sonuç çıkıyor:

α < π/2, dA >0 - pozitif çalışma;

α = π/2, dA = 0 - hiçbir iş yapılmaz;

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

α = 0, dA = F×dr - hareketin yönü ile etki eden kuvvetin yönü çakışmaktadır.

Kuvvetin teğetsel bileşeninin büyüklüğünün her zaman değişmeden kalması durumunda iş, ilişki tarafından belirlenir.

Özellikle bu durum, eğer cisim doğrusal olarak hareket ediyorsa ve sabit büyüklükte bir kuvvet, hareket yönü ile sabit bir açı oluşturuyorsa karşılanır. Dolayısıyla bu durumda ifade (7.2) aşağıdaki biçimde verilebilir:

Mekanikte iş kavramının sıradan iş fikrinden önemli ölçüde farklı olduğunu belirtmek gerekir. Örneğin, ağır bir yükü hareketsiz dururken tutmak ve hatta bu yükü yatay bir yolda hareket ettirmek için hamal belirli bir çaba harcar; "işini yapıyor." Ancak şu şekilde çalış mekanik miktar bu durumlarda sıfırdır.

Bir düzlemdeki kuvvet vektörü her zaman normal ve teğetsel olmak üzere iki bileşene ayrılabilir. Kuvvetin yalnızca teğetsel bileşeninin iş yapabileceği açıktır. Kuvvetin hareket yönüne izdüşümünün büyüklüğünün zaman içinde sabit kalmaması durumunda, işi hesaplamak için, S yolu temel bölümlere bölünmeli ve bunları o kadar küçük almalıdır ki, vücudun geçtiği süre boyunca Böyle bir kesitte kuvvet sabit kabul edilebilir. Daha sonra DS 1 yolunun her temel bölümünde kuvvet işi şuna eşittir:

. (7.4)

Ve tüm S yolu boyunca yapılan iş, temel işlerin toplamı olarak hesaplanabilir:

. (7.5)

İÇİNDE genel durum Eğrisel bir yörünge boyunca hareket eden maddi bir nokta (beden, sistem) sonlu uzunlukta bir yoldan geçtiğinde, bu yolu zihinsel olarak her birinde bir kuvvet bulunan sonsuz küçük öğelere ayırabilirsiniz. F sabit kabul edilebilir ve temel çalışma formül (7.1) kullanılarak hesaplanabilir. Tüm bu temel işleri toplayıp limite doğru hareket ederek, tüm temel yer değiştirmelerin uzunluklarını sıfıra ve sayılarını sonsuza yönlendirerek şunu elde ederiz:

. (7.6)

İfade (7.6)'ya vektörün eğrisel integrali denir F L yolu boyunca.

Şekil 7.1

Formül (7.6) ile belirlenen iş, F - S koordinatlarında, bulmaya karşılık gelen şeklin alanıyla grafiksel olarak gösterilebilir. eğrisel integral. Şekil 7.1 yörünge üzerindeki bir noktanın konumunun bir fonksiyonu olarak F t grafiğini göstermektedir. Temel işin sayısal olarak gölgeli şeridin alanına eşit olduğu ve işin yapıldığı şekilde görülebilir.

Deneysel olarak yerçekimi işinin, elastik kuvvetlerin, elektriksel kuvvetler yörüngenin şekline bağlı değildir ancak başlangıç ​​ve son konumlara göre belirlenir maddi nokta(sistemler, gövdeler). Bu kuvvetlerin kapalı bir yörünge boyunca yaptığı iş sıfırdır:

. (7.11)

Gerçekleştirildiği kuvvetler bu durum, denir muhafazakar veya potansiyel.

İş muhafazakar güçler herhangi bir kapalı yolda sıfırdır. Bu nedenle potansiyel kuvvet alanı, herhangi bir kapalı yol üzerindeki işi sıfır olan kuvvetlerin alanı olarak tanımlanabilir. Kapalı bir yol üzerindeki kuvvetlerin potansiyel alanındaki iş sıfır olduğundan, kuvvetler kapalı yolun bazı kısımlarında pozitif iş, bazı kısımlarında ise negatif iş yapar.

Bu koşulu sağlamayan tüm kuvvetlere denir. muhafazakar değil.

Dalga türleri enerji santralleri.

En yaygın dalga kurulumları yüzer kurulumlardır. Çalışma sıvısı Bu tür tesisler - şamandıra - deniz yüzeyinde bulunur ve rüzgar dalgaları sırasında su seviyesindeki değişikliklere göre dikey salınımlar yapar. Şamandıranın dikey hareketleri, herhangi bir kaptaki gaz veya sıvıyı dönüşümlü olarak sıkıştırmak için kullanılır veya bunlar dönme hareketine dönüştürülür. elektrik jeneratörü vesaire. Örneğin Norveç'te geliştirilen, 8 m dikey hareket genliğine sahip 16 m çapında bir şamandıra, %80 verimlilikle yılda 4 milyon kWh'ye kadar üretim kapasitesine sahiptir. Şamandıra salınımlarının genliği, tasarımı geliştirilerek önemli ölçüde (10-12 kat) artırılabilir. Genliği (rezonansı) arttırmak için, dikey silindirik şamandıra kısmen (dalga ve şamandıranın parametrelerine bağlı olarak) suyla doldurulur veya buna karşılık gelen kütleye sahip bir yük şamandıradan asılır. Japonya'da incelenen büyük ölçekli bir rezonans şamandıra modeli (Şekil 2), 2,2 m çapa, 22 m yüksekliğe, 13,5 ton kütleye ve 0,8 m çapında bir pervane türbinine sahipti. Şamandıranın salınım sayısı 0,5 ile 1,5 m arasında değişen dalga yükseklikleriyle 8 m'ye ulaştı.

Pirinç. 2 Rezonans şamandırası

“Salınımlı (salınımlı) su sütunu” olarak adlandırılan tesisat, alt açık kısmı suyun altına batırılmış bir odadır. en düşük seviye su (dalga oluğu). Haznedeki seviye yükselip alçaldıkça, havanın döngüsel olarak sıkıştırılması ve genleşmesi meydana gelir; bunun hareketi, bir valf sistemi aracılığıyla odanın üst kısmındaki delikte bulunan hava türbinini döndürür. Salınımlı bir su sütununun verimlilik özellikleri Şekil 2'de gösterilmektedir. 3.

Pirinç. 3. Salınımlı su kolonunun verimliliği
H ve λ sırasıyla yükseklik ve dalga boyudur.

“Masuda şamandırası” adı verilen bu tipteki en ünlü kurulum, I. Masuda (1961'de Japonya) tarafından önerildi. Birbirine bağlı birkaç “salınımlı su sütunundan” oluşan bir dalga enerjisi kurulumu “” adı verilen bir gemi şeklinde yapıldı. Kaimei”, 500 ton deplasmanlı. Tesisin güç ekipmanı, 1,4 m çapında pervaneli 3 adet hava türbini ve jeneratörlerden oluşmaktadır. klima 125 kW gücünde. Test sırasında maksimum güç, dalga boyu ve kurulum (kap) eşit olduğunda gözlemlendi.

Örnek pratik uygulama Bu teknoloji, Birleşik Krallık hükümeti, Avrupa fonları ve sanayi şirketleri tarafından finanse edilen multi-milyon dolarlık Wave Hub projesi tarafından kullanılabilir. Bu istasyon denizde, Cornwall kıyısı açıklarında, Hayle şehrine yaklaşık 16 kilometre uzaklıkta yer alacak. İstasyon, “gösteri” statüsüne rağmen şebekeye birkaç bin hanenin ihtiyacına eşdeğer 20 megawatt'a kadar enerji tedarik edecek ve kapasitenin gelecekte artırılması planlanıyor.

Plan alışılmadık bir gelişme modeli öngörüyor. İngiltere'nin güneybatısındaki yetkililer, denizin 1 x 2 kilometrelik "kişisel" parçalarını şirketlere kiralayacak. Orada sanayiciler çeşitli devrelerden oluşan dalga üreteçleri kompleksleri kuracaklar ve hepsi kablolarla kıyıya bağlanacak.

Wave Hub, PowerBuoy dalga üreteçleri tarafından desteklenmektedir Amerikan şirketi Britanya'da bir şubesi bulunan Ocean Power Technologies (OPT). PowerBuoy, tabana sabitlenmiş bir sütun boyunca kayan büyük (birkaç metre) bir şamandırayı dikey olarak hareket ettirerek çalışır. Wave Hub'ın bulunduğu bölgede deniz derinliği 50 metredir. OPT, Hailey yakınlarında her biri 150 kilowatt kapasiteli bu tür jeneratörlerden oluşan bir filo kuracak.

Wave Hub, 2011 yılında tüketiciler için enerji üretmeye başladı. Aynı zamanda, test projesi nominal olarak beş yıl için planlanıyor, ancak işin uzatılmasını ve en önemlisi jeneratör ağının toplam 50 kapasiteye kadar genişletilmesini sağlıyor. megawatt. Britanya, deniz enerjisi kullanımında dünya lideri olmaya hazırlanıyor.

Deniz yüzeyinde yer alan şamandıralar sadece dikey salınımlar değil aynı zamanda dalga profiline uygun açısal hareketler de gerçekleştirebilmektedir. Bu tür tesislerin çalışma sıvısı, pistonlu pompalar veya oluklu "körükler" şeklindeki menteşelerle birbirine bağlanan iki veya daha fazla şamandıradan oluşur. Tesisatlar, pompaları veya "körükleri" tahrik etmek için rüzgar dalgaları sırasında deniz yüzeyinin şeklindeki değişiklikleri (şamandıralar arasındaki açısal konumu değiştirerek) kullanır. Bu tipteki en ünlü kurulum, 1972'de önerilen Cockerell konturlu (menteşeli) saldır (Şekil 4). Salın performans özellikleri Şekil 2'de sunulmaktadır. 5.

Pirinç. 4. Kontur (eklemli) Cockerell salı

Pirinç. 5. İki bağlantılı sal devresinin verimliliği
arka bağlantının sağlam stabilizasyonu ile.

Model ayrıca Southampton yakınlarındaki Solent'te 1/10 büyüklüğünde test edildi. Kontur salı dalga cephesine dik olarak monte edilir ve profilini takip eder. Salın 1/100 ölçekli modeli üzerinde yapılan detaylı laboratuvar testleri verimliliğin %45 civarında olduğunu gösterdi. Bu, Salter'in "ördeğinden" (aşağıda tartışılacaktır) daha düşüktür, ancak salın başka bir avantajı daha vardır: tasarımın geleneksel gemi yapımına yakınlığı. Bu tür salların üretimi yenilerinin oluşturulmasını gerektirmeyecektir. sanayi işletmeleri gemi inşa sanayinde istihdamı artıracak.

Sadece dalgalar üzerinde sallanmakla kalmayıp aynı zamanda yaklaşan dalganın basıncını da algılayan eksantrik şamandıralar kullanırsanız şamandıra kurulumlarının verimliliği artar. Bu türden iyi bilinen bir kurulum Salter "ördek" tir. Böyle bir dönüştürücünün teknik adı salınan bir kanattır. Dönüştürücünün şekli maksimum güç çıkışı sağlar (Şek. 6.).

Pirinç. 6. “Salter ördeği”: a – dalga enerjisi dönüşüm diyagramı; b – dönüştürücü tasarım seçeneği; 1 – yüzer platform; 2 – içine yerleştirilmiş tahrikler ve elektrik jeneratörleri bulunan silindirik destek; 3 – asimetrik şamandıra.

Şamandıra, yatay bir eksen üzerinde oturan silindirik asimetrik bir şamandıra şekline sahiptir ve arka kısmı şu şekildedir: dairesel silindir. Eksen dalga cephesi boyunca yer almaktadır. Dalgaların eksantrik çıkıntı üzerindeki etkisi altında kendi ekseni etrafında açısal titreşimler gerçekleştirir. Yatay eksen doğrusal olarak stabilize edilmelidir ve dönme hareketleri. Bu amaçla Salter, ön faz stabilizasyonunun kullanılmasını önerdi - eksenin yeterince uzun olmasını ve üzerine birkaç kam yerleştirilmesini, böylece farklı fazlarda yaklaşan dalga tepelerinin eksen üzerindeki kuvvetleri karşılıklı olarak telafi etmesini sağladı. Bu cihazın etkinliği, S. Salter'in elde ettiği sonuçları doğrulayan birçok yazar tarafından incelenmiştir (Şekil 7). Ayrıca üç veya dört gövdeden oluşan bir sistemin, geniş bir frekans aralığında rastgele bir dalganın enerjisinin neredeyse tamamını absorbe edebildiği de gösterildi. Sistemi iki gövdeyle sınırlamak bile, geniş bir frekans aralığında rastgele bir dalganın enerjisinin %95'inden fazlasını seçme yeteneğini korur. Bu durumda her bir gövdenin verimliliği frekans aralığında maksimumdur (Şekil 8.).

Pirinç. 7. Salter'in "ördeğinin" bir derece serbestlik ile verimliliği

Pirinç. 8. Salter'in iki ördekli sisteminin verimliliği.

Salter başlangıçta oldukça dar bantlı bir cihazın prototipini yarattı. Bir dalga havuzunda gelen enerjinin %90'ına kadar emilir. Deniz koşullarına yakın koşullarda ilk testler Mayıs 1977'de Göl'de yapıldı. Loch Ness. 20 metrelik “ördeklerden” 50 metrelik çelenk toplam kütle 16 t çeşitli yerlerde 4 ay boyunca fırlatıldı ve test edildi dalga koşulları. Aynı yılın Aralık ayında, okyanus dönüştürücünün gelecekteki boyutunun 1/10'u olan bu model yeniden piyasaya sürüldü ve ilk akımı üretti. 3 ay içinde. En sert kış dönemlerinden birinde, İngiltere'nin ilk dalga elektrik santralinin modeli yaklaşık %50 verimle çalışıyordu. Salter'in diğer geliştirmeleri, ördeğe darbelere dayanma yeteneği kazandırmayı amaçlıyor maksimum dalgalar ve oldukça esnek bir çizgi şeklinde sabitlenmiş bir dönüştürücü çelengi oluşturun. Gerçek bir ördeğin karakteristik boyutunun yaklaşık 0,1? 100 metrelik Atlantik dalgaları için 10 m'ye karşılık gelen Hebrid Dağları'nın batısında, dalgaların en yoğun olduğu bölgeye birkaç kilometre uzunluğunda atkı ipliği döşenmesi bekleniyor. İstasyonun tamamının gücü yaklaşık 100 MW olacaktır. Salter ördeklerinin en ciddi dezavantajları şunlardı:

Yavaş salınım hareketini jeneratör sürücüsüne aktarma ihtiyacı;

Önemli bir derinlikte yüzen uzun mesafeli bir cihazdan gücü kesme ihtiyacı;

Sistemin dalga yönüne karşı yüksek hassasiyeti nedeniyle, yüksek dönüşüm verimliliği elde etmek için dalga yönlerindeki değişikliklerin izlenmesi gerekir;

"Ördek" yüzey şeklinin karmaşıklığı nedeniyle montaj ve kurulum sırasındaki zorluklar.

Cihaz oldukça verimli çalışmasına rağmen, bir AB raporunun bu teknoloji kullanılarak üretilen elektriğin fiyatının gerçek fiyattan 10 kat daha yüksek olduğunu yanlış tahmin etmesi nedeniyle 80'li yılların ortalarında proje neredeyse terk edildi. Artık hata keşfedildi ve Salter'in cihazına olan ilgi yeniden artıyor.

Kepçe kovası (Şek. 9.), Ördek gibi, deniz suyunun titreşimlerini "kullanarak" enerji üretebilen başka bir cihazdır. Tutma kovası - içi boş bir çevrenin etrafına yerleştirilmiş altı hava yastığına sahip bir cihaz yuvarlak direk. Dalgalar yapıya çarptığında hava, kendi kendini ayarlayan türbinlerle donatılmış içi boş bir sütun aracılığıyla altı yastık arasında "sıkıştırılıyor". Cihazı kıyıya bağlayan kablonun maliyeti dikkate alındığında bile, kapaklı bir kovanın kWh başına yaklaşık 0,06 ABD Doları maliyetle elektrik üretebileceği tahmin edilmektedir.

Temmuz 1998'de Japonya Deniz Bilimi ve Teknolojisi Merkezi, tam boyutlu bir prototipi 2000 yılında test edilen dünyanın en büyük deniz tahrik sistemi üzerinde çalışmaya başladı. Bu yüzen cihaza “Güçlü Balina” adı verildi (Şekil 10.). 50 m uzunluğunda ve 30 m genişliğindeki kurulumda dalgalar kullanılıyor Pasifik Okyanusu Yerleşik platform üzerine kurulu üç hava türbinini (biri 50 kW + 10 kW nominal güce sahip ve her biri 30 kW'lık iki) çalıştırmak için.

Prototip ünite, Gokasho Körfezi çıkışından yaklaşık 1,5 km uzaktaki bir bağlama alanına çekildikten sonra altı kabloyla (yaklaşık 40 m derinlikte) demirlendi; denize doğru dört kablo ve rüzgar altı tarafında iki kablo. Kabloların gücü tayfuna dayanacak şekilde tasarlandı ve kurulumun kendisi de 8 metrelik dalgalara dayanabiliyor. Kudretli Balina, hava türbinlerini çalıştırmak için salınan su sütunlarını kullanarak dalga enerjisini elektriğe dönüştürür. Girişte bulunan hava odacıklarına giren ve çıkan dalgalar, odacıklardaki su seviyesinin yükselmesine ve düşmesine neden olur. Suya maruz kaldığında hava, üst kısımdaki nozüllerden haznelere girer veya çıkar. Sonuç olarak, yüksek hızlı hava akışları, jeneratörleri çalıştıran hava türbinlerini döndürür. Kudretli Balina kıyıdan uzaktan kontrol edilebilir. Gösteri projesinde üretilen elektrik

esas olarak yerleşik cihazlara güç vermek için kullanılır; fazlalık pillerde birikmiştir. Emniyet valfi, fırtınalı havalarda türbin hızının belirli bir seviyeyi aşması durumunda hava akışını keserek hava türbinlerini hasardan korur. Kudretli Balinanın kendisi bir meteoroloji istasyonu, küçük tekneler için geçici bir demirleme noktası veya bir balıkçılık platformu olarak kullanılabilir.

Derin dalgaların enerjisini kullanan özgün proje Avrupa projesidir. araştırma merkezi deniz enerjisi(Avrupa Deniz Enerjisi Merkezi). Yazar Edinburgh merkezli Aquamarine Power şirketidir.

“Oyster” adı verilen dalga elektrik jeneratörü, dünyada türünün en büyük ünitesidir; yüksekliği çok katlı bir binayla karşılaştırılabilir. 2009 yılında cihaz deniz tabanına kuruldu ve tüketici elektrik şebekesine bağlandı; birkaç yüz eve güç sağlıyor.

Oyster (Şekil 11 – 13) orijinal bir dalga enerji santralidir. Şuraya yerleştirilir: kıyı şeridi, plajın kenarından yüzlerce metre uzakta ve birkaç metre veya onlarca metrelik orta derinliklerde. Güçlü kaldıraçlarla dibe sabitlenen devasa şamandıralar, üzerlerinden geçen dalgaların etkisi altında sallanmalıdır.

Elektrikli parçanın tamamı kıyıda kalır; bu şekilde daha uzun süre çalışacak ve bakımı ve onarımı kıyaslanamayacak kadar kolay olacaktır. Altta yalnızca süper şamandıra ve onun tahrik ettiği çift taraflı şamandıra kalacaktır. pistonlu pompa. Sonuncusu sürüyor deniz suyu bir hidroelektrik jeneratörünün rotorunu döndürdüğü kıyıya. Böyle bir makinenin bir kopyası, kurulum yerine ve bir dizi diğer ayrıntıya bağlı olarak 300 ila 600 kilovat arasında üretiyor. Pompalı birkaç şamandıra, büyük bir kıyı hidrolik türbinine güç sağlamak için birlikte çalışabilir ve bu da kompleksin maliyetini azaltacaktır.

Şekil 13. "İstiridye" istasyonunun şeması.

Hareketler ve seslerden oluşan bir dünyada yaşadığımız için dalgalar bizi her yerde çevreliyor. Doğa nedir dalga süreci Dalga süreçleri teorisinin özü nedir? Buna deneysel örnekler kullanarak bakalım.

Fizikte dalga kavramı

Birçok süreç için ortak bir kavram, sesin varlığıdır. Tanım gereği ses, işitsel organlarımız tarafından algılanan hava veya başka bir ortamın yarattığı hızlı titreşim hareketlerinin sonucudur. Bu tanımı bilerek “dalga süreci” kavramını ele almaya devam edebiliriz. Bu fenomeni açıkça incelememize olanak tanıyan bir dizi deney var.

Fizikte incelenen dalga süreçleri, kullanıldığında radyo dalgaları, ses dalgaları, sıkıştırma dalgaları şeklinde gözlemlenebilir. ses telleri. Havaya yayıldılar.

İçin görsel çözünürlüklü kavramlar bir su birikintisine taş atar ve etkilerin yayılmasını karakterize eder. Bu bir örnektir. Bir sıvının yükselip alçalması nedeniyle oluşur.

Akustik

“Akustik” adı verilen bir bölümün tamamı fizikte sesin özelliklerinin incelenmesine ayrılmıştır. Neyi karakterize ettiğini bulalım. Henüz her şeyin netleşmediği olgulara ve süreçlere, hâlâ çözülmeyi bekleyen sorunlara odaklanalım.

Akustik, fiziğin diğer dalları gibi hala birçok özelliğe sahiptir. çözülmemiş gizemler. Henüz keşfedilmediler. Akustikte dalga sürecini ele alalım.

Ses

Bu kavram, ortamın parçacıkları tarafından üretilen mevcudiyet ile ilişkilidir. Ses, dalgaların oluşumuyla ilişkili bir dizi salınımlı süreçtir. Sıkıştırma ve seyrekleşme ortamında oluşum sürecinde bir dalga süreci ortaya çıkar.

Dalga boyu göstergeleri salınımlı süreçlerin gerçekleştiği ortamın yapısına bağlıdır. Doğada meydana gelen hemen hemen tüm olaylar, ortamda yayılan ses titreşimlerinin ve ses dalgalarının varlığıyla ilişkilidir.

Doğadaki dalga sürecini belirleme örnekleri

Bu hareketler dalga süreci olgusu hakkında bilgi verebilir. Yüksek frekanslı ses dalgaları, örneğin bir yanardağ patladığında binlerce kilometre yol kat edebilir.

Deprem sırasında özel ses alıcıları ile kaydedilebilen güçlü akustik ve jeoakustik titreşimler meydana gelir.

Sualtı depremi sırasında ilginç ve korkunç fenomen- tsunami, yani büyük dalga Elementlerin güçlü yer altı veya su altı tezahürleri sırasında ortaya çıkan.

Akustik sayesinde bir tsunaminin yaklaştığı bilgisini alabilirsiniz. Bu olayların çoğu uzun zamandır bilinmektedir. Ancak yine de bazı fizik kavramları dikkatli çalışmayı gerektirir. Bu nedenle henüz çözülmemiş gizemleri keşfetmek için kurtarmaya ses dalgaları gelir.

Tektonik teori

18. yüzyılda “felaket hipotezi” doğdu. O zamanlar “unsur” ve “düzenlilik” kavramları birbiriyle bağlantılı değildi. Daha sonra dünya okyanuslarının dibinin yaşının karalara göre çok daha genç olduğunu ve bu yüzeyin sürekli yenilendiğini keşfettiler.

İşte bu dönemde, dünyaya yeni bir bakış açısı sayesinde, çılgın hipotez, yer kabuğunun hareket ettiğini ve gökkubbenin yüzdüğünü ifade eden "Litosfer Levha Tektoniği" teorisine dönüştü. Bu süreç sonsuz bir buz sürüklenmesinin hareketine benzer.

Tanımlanan süreci anlamak için kendinizi stereotiplerden kurtarmak önemlidir. alışılmış görüşler, diğer varlık türlerini gerçekleştirmek.

Bilimde daha fazla ilerleme

Dünyadaki jeolojik yaşamın kendine ait bir zamanı ve madde durumu vardır. Bilim benzerliği yeniden yaratmayı başardı. Okyanusun dibinde sürekli bir hareket vardır; bu sırada dünyanın derinliklerinden yeni madde yüzeye çıkıp yavaş yavaş soğuduğunda kopmalar ve yarık sırtları oluşur.

Şu anda, yüzeydeyken karada süreçler meydana geliyor yer mantosu litosferin yüzen devasa plakaları - kıtaları ve deniz tabanını taşıyan dünyanın üst taş kabuğu.

Bu tür yaklaşık on tane plaka var. Manto huzursuz, bu yüzden litosferik plakalar hareket etmeye başlayın. İÇİNDE laboratuvar koşulları süreç zarif bir deneyim görünümüne sahiptir.

Doğada bu, jeolojik bir felaketi - depremi - tehdit ediyor. Bunun nedeni, dünyanın derinliklerinde meydana gelen küresel konveksiyon süreçleridir. Kaynamanın sonucu bir tsunami olacak.

Japonya

Dünyanın sismik açıdan tehlikeli diğer bölgeleri arasında Japonya özel bir yere sahiptir; bu adalar zincirine "ateş kuşağı" adı verilmektedir.

Dünya yüzeyinin nefes almasını yakından izleyerek yaklaşmakta olan felaketi tahmin etmek mümkündür. Salınımlı süreçleri incelemek için dünyanın kalınlığına ultra derin bir sondaj kulesi yerleştirildi. 12 km derinliğe nüfuz etti ve bilim adamlarının yeryüzündeki belirli kayaların varlığı hakkında sonuç çıkarmasına olanak sağladı.

9. sınıf fizik derslerinde elektromanyetik dalganın hızı işleniyor. Ağırlıkların yer aldığı bir deney gösteriyorlar eşit mesafe birbirlerinden. Her zamanki tipte aynı yaylarla bağlanırlar.

İlk ağırlığı sağa doğru belli bir mesafe hareket ettirirseniz, ikincisi bir süre aynı pozisyonda kalır, ancak yay zaten sıkışmaya başlar.

"Dalga" tanımı

Böyle bir işlem gerçekleştiği için ikinci ağırlığı itecek elastik bir kuvvet ortaya çıkmıştır. Hızlanacak, bir süre sonra hızlanacak, bu yönde hareket edecek ve yayı ikinci ve üçüncü ağırlıklar arasında sıkıştıracaktır. Buna karşılık üçüncüsü hızlanma alacak, hızlanmaya başlayacak, kaymaya başlayacak ve dördüncü yayı etkileyecektir. Ve böylece süreç sistemin tüm öğelerinde gerçekleşecektir.

Bu durumda ikinci yükün yer değiştirmesi birinciye göre daha geç gerçekleşecektir. Sonuç her zaman sebebin gerisinde kalır.

Ayrıca ikinci yükün yer değiştirmesi üçüncü yükün yer değiştirmesini gerektirecektir. Bu süreç sağa yayılma eğilimindedir.

İlk yük salınmaya başlarsa harmonik kanunu, daha sonra bu süreç ikinci ağırlığa yayılacaktır, ancak gecikmiş bir reaksiyonla. Dolayısıyla ilk ağırlığın salınımını yaparsanız zamanla uzaya yayılacak bir salınım elde edebilirsiniz. Bu bir dalganın tanımıdır.

Dalga türleri

Atomlardan oluşan bir madde hayal edelim, bunlar:

• deneyde önerilen ağırlıklara benzer bir kütleye sahip;
• oluşturmak için birbirleriyle bağlantı kurun sağlam ile kimyasal bağlar(bir yay ile yapılan deneyde dikkate alındığı gibi).

Demek ki madde, tecrübeden elde edilen bir modele benzeyen bir sistemdir. Yayılabilir. Bu süreç elastik kuvvetlerin ortaya çıkmasıyla ilişkilidir. Bu tür dalgalara genellikle "elastik" denir.

İki tür elastik dalga vardır. Bunları belirlemek için uzun bir yayı alıp bir tarafa sabitleyebilir ve sağa doğru uzatabilirsiniz. Böylece dalga yayılma yönünün yay boyunca olduğunu görebilirsiniz. Ortamın parçacıkları aynı yönde yer değiştirir.

Böyle bir dalgada parçacıkların titreşim yönünün doğası, dalganın yayılma yönü ile örtüşür. Bu kavram"boyuna dalga" denir.

Bir yayı uzatıp dinlenmesine izin verirseniz ve sonra aniden dikey yönde konumunu değiştirirseniz, dalganın yay boyunca yayıldığını ve birçok kez yansıdığını göreceksiniz.

Ancak parçacık salınımının yönü artık dikey, dalga yayılımı ise yataydır. Bu enine dalga. Sadece katılarda mevcut olabilir.

Elektromanyetik dalga hızı farklı türler farklı. Sismologlar bu özelliği deprem kaynaklarına olan mesafeyi belirlemek için başarıyla kullanırlar.

Bir dalga yayıldığında, parçacıklar boyunca veya karşısında salınır, ancak buna maddenin aktarımı değil, yalnızca hareket eşlik eder. Bu, 9. sınıf Fizik ders kitabında belirtilmiştir.

Dalga denkleminin özellikleri

Dalga denklemi fizik bilimi- bir tür doğrusal hiperbolik diferansiyel denklem. Hesaplamalarda kullanılan denklemlerden teorik olanın kapsadığı diğer alanlar için de kullanılır. matematiksel fizik. Özellikle tarif ediyorlar yerçekimi dalgaları. Süreçleri tanımlamak için kullanılır:

• akustikte kural olarak doğrusal tip;
• elektrodinamikte.

Homojen bir dalga denkleminin çok boyutlu durumu için hesaplamada dalga süreçleri görüntülenir.

Dalga ve salınım arasındaki fark

Olağanüstü keşifler sıradan bir olguyu düşünmekle elde edilir. Galileo kalp atışlarını zaman standardı olarak kullandı. Böylece, mekaniğin temel ilkelerinden biri olan sarkacın salınım sürecinin sabitliği keşfedildi. Kesinlikle sadece matematiksel sarkaç- aşağıdakilerle karakterize edilen ideal bir salınım sistemi:

Bir sistemi dengeden çıkarmak için salınımların oluşmasına yönelik bir koşul gereklidir. Bu durumda belli bir enerji iletilir. Çeşitli salınım sistemleri gerekli çeşitli türler enerji.

Salınım, belirli zaman dilimleri boyunca bir sistemin hareketlerinin veya durumlarının sürekli tekrarlanmasıyla karakterize edilen bir süreçtir. Görsel gösteri salınım süreci sallanan sarkacın bir örneğidir.

Salınım ve dalga süreçleri hemen hemen hepsinde gözlenir doğal olaylar.

Dalga, uzayda yayılan ortamın durumunu bozma veya değiştirme işlevine sahiptir ve enerji taşımak maddeyi aktarmaya gerek kalmadan. Bu ayırt edici özellik Dalga süreçleri fizikte uzun süredir incelenmektedir. Araştırma yaparken dalga boyunu izole edebilirsiniz.

Ses dalgaları her alanda var olabilir; yalnızca boşlukta var olmazlar. Özel özellikler elektromanyetik dalgalara sahiptir. Boşlukta bile her yerde var olabilirler.

Bir dalganın enerjisi onun genliğine bağlıdır. Bir kaynaktan yayılan dairesel bir dalga, enerjiyi uzayda dağıtır, dolayısıyla genliği hızla azalır.

Doğrusal bir dalganın ilginç özellikleri vardır. Enerjisi uzayda dağılmaz, dolayısıyla bu tür dalgaların genliği yalnızca sürtünme kuvveti nedeniyle azalır.

Dalga yayılımının yönü, dalga cephesine dik olan ışın çizgileri ile gösterilir.

Gelen ışın ile normal arasındaki açı, normal ile yansıyan ışın arasındadır - yansıma açısıdır. Bu açıların eşitliği, engelin dalga cephesine göre herhangi bir konumunda korunur.

Bir yönde hareket eden dalgalar karşılaştığında zıt yönler duran bir dalga oluşabilir.

Sonuçlar

Duran bir dalganın bitişik düğümleri arasındaki ortamın parçacıkları aynı fazda salınır. Bunlar, kaydedilen dalga sürecinin parametreleridir. dalga denklemleri. Dalgalar karşılaştığında genliklerinde hem artış hem de azalma gözlemlenebilir.

Dalga sürecinin temel özelliklerini bilerek, belirli bir noktada ortaya çıkan dalganın genliğini belirlemek mümkündür. Birinci ve ikinci kaynaklardan gelen dalganın bu noktaya hangi aşamada geleceğini tespit edelim. Üstelik aşamalar zıttır.

Vuruş farkı ise tek sayı yarım dalgalar, bu noktada ortaya çıkan dalganın genliği minimum olacaktır. Yol farkı sıfır veya tam sayıda dalga boyu ise, buluşma noktasında ortaya çıkan dalganın genliğinde bir artış gözlemlenecektir. Bu, iki kaynaktan gelen dalgaların eklendiği zamandır.

Elektromanyetik dalgaların frekansı sabittir modern teknoloji. Alıcı cihazın zayıf elektromanyetik dalgaları algılaması gerekir. Reflektör takarsanız alıcıya daha fazla dalga enerjisi girecektir. Reflektör sistemi alıcı cihazda maksimum sinyali oluşturacak şekilde monte edilir.

Dalga sürecinin özellikleri altta yatan modern fikirler Işığın doğası ve maddenin yapısı hakkında. Böylece 9. sınıf fizik ders kitabını kullanarak bunları incelerken mekanik alanındaki problemleri çözmeyi başarıyla öğrenebilirsiniz.