УЗДУЖНИ ТАЛАСИ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, РАЗЛИКЕ, ПРИМЕРИ - ФИЗИЧКИ - 2025

У уздужни таласи се манифестују у материјалним средствима у којем су честице осцилују паралелно на правац талас путује. као што ће се видети на следећим сликама. Ово је његова карактеристична карактеристика.

Звучни таласи, одређени таласи који се појављују током земљотреса и они који настају у тмурном или пролећном тренутку када се даје мали импулс у истом смеру његове оси, добри су примери ове класе таласа.

Слика 1. Звук је уздужни талас који ствара узастопне компресије и ширења у ваздуху. Извор: Викимедиа Цоммонс. Плуке

Звук настаје када неки предмет (попут тунинг вилице, музички инструмент или једноставно гласнице) направи да вибрира у медијуму који може да преноси поремећај вибрацијама његових молекула. Ваздух је погодан медијум, али су и течност и чврста супстанца.

Сметње више пута мењају притисак и густину медијума. На овај начин, талас производи компресије и експанзије (разблажења) у молекулама медијума, како се енергија креће одређеном брзином в .

Те промене притиска ухо опажа кроз вибрације у бубној шкољци, за које је нервна мрежа одговорна за претварање у ситне електричне струје. Када дођу до мозга, он их тумачи као звукове.

У уздужном таласу образац који се непрестано понавља назива се циклусом, а његово трајање је период таласа. Постоји и амплитуда, која је максимални интензитет и која се мери у односу на величину која се узима као референтна, у случају звука може бити варијација притиска у медијуму.

Други важан параметар је таласна дужина: удаљеност између два узастопна компресије или ширења, види слику 1. У Међународном систему таласна дужина се мери у метрима. Коначно, ту је и његова брзина (у метрима / секунди за Међународни систем), што показује колико брзо се енергија шири.

Како се појављују уздужни таласи у океанским таласима?

У воденом телу таласи настају из вишеструких узрока (промене притиска, ветрови, гравитационе интеракције са другим звездама). На овај начин се морски таласи могу класификовати у:

- Ветрени таласи

- Плиме и осеке

- Цунами

Опис ових таласа је прилично сложен. Генерално, у дубоким водама таласи се крећу уздужно, производећи периодичне компресије и ширења медијума, како је описано на почетку.

Међутим, на површини мора ствари су мало другачије, јер постоје превладавајући такозвани површински таласи, који комбинују карактеристике уздужних и попречних таласа. Стога се таласи који се крећу у дубинама воденог окружења знатно разликују од оних који се крећу по површини.

Труп који плута на морској површини има својеврсно окретно или лагано ротирајуће кретање. Доиста, када се таласи пробијају на обали, то превладавају уздужне компоненте таласа, а како лога реагује на кретање молекула воде који га окружују, такође се опажа како долазе и излазе на површину.

Слика 2. Морски таласи на површини су таласи који делом имају лонгитудиналне таласне карактеристике, а делом попречни. Извор: Извор: Варгкло на ен.википедиа

Однос између дубине и таласне дужине

Чимбеници који одређују врсту таласа који се производи су: дубина воде и таласна дужина морског таласа. Ако се дубина воде у датој тачки назива д, а таласна дужина је λ, таласи прелазе из уздужних у површне када:

На површини, молекули воде добијају ротационе покрете које губе како се дубина повећава. Трење водене масе о дну узрокује да ове орбите постану елиптичне, као што је приказано на слици 2.

На плажама су воде у близини обале немирније јер се таласи пробијају тамо, честице воде се успоравају на дну и то узрокује да се на гребенима накупља више воде. С друге стране, у дубљим водама опажа се како таласи омекшавају.

Кад је д >> λ / 2 имамо дубоководне таласе или кратке таласе, кружне или елиптичне орбите се смањују у величини и превладавају уздужни таласи. А ако је д << λ / 2 таласи из површинских вода или дугих таласа.

Разлике са смицањем таласа

Уздужни и попречни таласи спадају у категорију механичких таласа, којима је за ширење потребан материјални медиј.

Главна разлика између ове две поменуте је на почетку: у попречним таласима честице медијума се крећу окомито на смер ширења таласа, док у уздужним таласима осцилирају у истом смеру праћеном сметњом. Али постоје и више карактеристика:

Веће разлике између попречних и уздужних таласа

- У попречном таласу разликују се гребени и долине, који су у уздужном еквивалентни компресијама и проширењима.

- Друга разлика је у томе што уздужни таласи нису поларизовани, јер је правац брзине таласа исти као смер кретања осцилирајућих честица.

- Попречни таласи се могу ширити у било којем медијуму, па чак и у вакууму, као што су електромагнетни таласи. С друге стране, у унутрашњости течности, којој недостаје чврстина, честице немају другу могућност осим да клизну једно поред другог и крећу се као сметња, тј. Уздужно.

Као последица тога, таласи настали усред океанске и атмосферске масе су уздужни, јер попречни таласи захтевају медије довољно крутости да омогуће карактеристична окомита кретања.

- Уздужни таласи узрокују промјене притиска и густоће у медијуму кроз који се шире. С друге стране, попречни талас не утиче на медијум на овај начин.

Сличности између уздужних и попречних таласа

Имају исте заједничке дијелове: период, амплитуда, фреквенција, циклуси, фаза и брзина. Сви таласи пролазе рефлексију, рефракцију, дифракцију, интерференцију и Доплеров ефекат и носе енергију кроз медијум.

Иако су врхови и долине карактеристични за попречни талас, компресије у уздужном таласу су аналогне врховима и проширењима долинама на такав начин да оба таласа признају исти математички опис синусног или синусоидног таласа.

Примери лонгитудиналних таласа

Звучни таласи су најтипичнији лонгитудинални таласи и спадају у најпреиспитиваније, будући да су темељ комуникације и музичког изражавања, разлози њиховог значаја у животу људи. Уз то, звучни таласи имају важне примене у медицини, како у дијагностици, тако и у лечењу.

Ултразвучна техника је добро позната за добијање медицинских слика, као и за лечење бубрежних каменаца, између осталих примена. Ултразвук настаје помоћу пиезоелектричног кристала који може створити уздужни талас притиска када се на њега примењује електрично поље (такође ствара струју када се на њега врши притисак).

Да бисте заиста видјели како изгледа уздужни талас, ништа боље од опруга или клизних завојница. Дајући мали импулс опрузи, одмах је посматрати како се компресије и ширења наизменично шире током завоја.

- Сеизмички таласи

Уздужни таласи су такође део сеизмичких покрета. Земљотреси се састоје од различитих врста таласа, међу којима су П или примарни таласи и С или секундарни таласи. Прве су уздужне, док у другом средње честице вибрирају у правцу попречном од померања таласа.

У земљотресима се на површини стварају и уздужни таласи (примарни П таласи) и попречни таласи (секундарни С таласи) и други типови, попут Раилеигх таласа и Лове таласа.

У ствари, уздужни таласи су једини за које се зна да путују кроз центар Земље. Пошто се крећу само у течним или гасовитим медијима, научници мисле да је земљино језгро састављено углавном од растаљеног гвожђа.

- Вежба апликације

П таласи и С таласи произведени током земљотреса на Земљи путују различитим брзинама, тако да су времена њиховог доласка на сеизмографске станице различита (видети слику 3). Захваљујући томе, могуће је одредити удаљеност до епицентра земљотреса помоћу триангулације, користећи податке са три или више станица.

Слика 3. Сеизмички таласи П и С стижу до сеизмографа с различитим временима, јер су њихове брзине различите. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Претпоставимо да је в _П = 8 км / с брзина П таласа, док је брзина С таласа в _С = 5 км / с. П таласи стижу 2 минута пре првог таласа С. Како израчунати удаљеност од епицентра?

Одговорити

Нека је Д удаљеност између епицентра и сеизмолошке станице. Уз достављене податке, може се пронаћи време путовања т _П и т _С сваког таласа:

в _П = Д / т _П

в _С = Д / т _С

Разлика је Δт = т _С - т _П :

Δт = Д / в _С - Д / в _П = Д (1 / в _С - 1 / в _П )

Решавање вредности Д:

Д = Δт / (1 / в _С - 1 / в _П ) = (Δт. В _П. В _Ц ) / (в _П - в _Ц )

Знајући да су 2 минута = 120 секунди и замените остале вредности:

Д = 120 с. (8 км / с. 5 км / с) / (8 - 5 км / с) = 1600 км.

Референце

1. Разлика између попречних и уздужних таласа. Опоравак од: пхисицсабоут.цом.
2. Фигуероа, Д. 2005. Таласи и квантна физика. Серија физика за науку и инжењерство. Свезак 7. Уредио Доуглас Фигуероа. Универзитет Симон Боливар. 1-58.
3. Инфразвук и ултразвук. Опоравак од: лпи.тел.ува.ес
4. Рек, А. 2011. Основе физике. Пеарсон. 263-286.
5. Русселл, Д. Лонгитудинално и попречно кретање таласа. Преузето са: ацс.псу.еду.
6. Ватер Вавес. Преузето са: лабман.пхис.утк.еду.