Mikä on mekaaninen aalto?

Mekaaninen aalto on häiriö, joka sykkii jonkinlaisen väliaineen läpi: kiinteä aine, neste tai kaasu, joka kuljettaa alkuperäistä, käynnistävää energiaa paikasta toiseen. Mekaanisia aaltoja on kolme tyyppiä: poikittainen, pitkittäinen ja raja. Yksinkertaisia ​​esimerkkejä aalloista ja medioista, joiden kautta ne liikkuvat, ovat ääni ilmassa, seismiset aallot rockissa ja kitaralangan värähtelyt.

Yksi esimerkki mekaanisista aalloista on lammikon väreilyä, joka liikkuu ulospäin siitä, mistä kivi pudotetaan. Aalto liikkuu väliaineen läpi, vaikka itse väliaineen atomit ja molekyylit yleensä palaavat alkuperäiseen asentoonsa sen jälkeen, kun niiden läpi kulkeva aalto on puristunut yhteen, venytetty toisistaan ​​tai pyörinyt. Mekaaninen aalto voi liikkua suorassa liikkeessä, pyörimisliikkeessä tai näiden kahden yhdistelmänä.

Aaltoilla on taajuuden, jakson, aallonpituuden ja amplitudin ominaisuudet. Etäisyys yhden aallonpulssin ja seuraavan välillä on sen aallonpituus ja pulssien välinen aika on ajanjakso. Poikittaisten aaltojen amplitudi on etäisyys, jonka aalto syrjäyttää väliaineen. Väliaineen läpi kulkevien aaltojen lukumäärä on aallon taajuus. Mitä korkeampi mekaanisen aallon taajuus, sitä suurempi se lähettää energiaa.

Poikittaiset aallot välittävät energiaansa ylös ja alas tai sivusuunnassa, pakottaen väliaineen muodostamaan harjanteen ja kourun-kuten siniaalto. Hyvä esimerkki tällaisesta aallosta on seisminen S-aalto, jossa maankuori liikkuu ylös ja alas tai sivulta toiselle kohtisuorassa aallon etenemissuuntaan nähden. Poikittaisen aallon mekaanisen aaltomallin antaa aaltoyhtälö, energiayhtälö, jonka ratkaisu on siniaalto, jolla on edellä mainitut taajuuden, jakson, aallonpituuden ja amplitudin ominaisuudet.

Pituusaallot ovat tiheysaaltoja, jotka liikkuvat väliaineen hiukkasten laajenemisen ja puristumisen kautta. Yksi laajennus ja puristus on yksi aallonpituus. Hyviä esimerkkejä näistä aalloista ovat ääniaallot ilmassa ja seismiset P-aallot maassa. Mitä suurempi materiaalin tiheys, sitä nopeammin aallot kulkevat sen läpi.

Raja -aallot ovat mekaanisia aaltoja, jotka resonoivat kahden eri median välillä. Ilma-ontelot ja rajoitetut kielet soittimissa, virityshaarukan värähtely ja vesipisaran roiskeen muotoinen muoto ovat hyviä esimerkkejä rajamekaanisista aalloista. Virityshaarukan resonoivaa ääntä rajoittavat sen reunan muoto ja koko sekä sitä muodostavan materiaalin joustavuus.