De longitudinale golven ze manifesteren zich in materiële media waarin de deeltjes oscilleren parallel aan de richting waarin de golf zich voortbeweegt. zoals te zien is in de volgende afbeeldingen. Dit is het onderscheidende kenmerk.
Geluidsgolven, bepaalde golven die verschijnen tijdens een aardbeving en die optreden in een stiekem of veer wanneer het een kleine impuls krijgt in dezelfde richting van zijn as, zijn goede voorbeelden van dit soort golven.
Geluid wordt geproduceerd wanneer een object (zoals de stemvork van de figuur, een muziekinstrument of gewoon de stembanden) wordt getrild in een medium dat de storing kan overbrengen door de vibratie van zijn moleculen. Lucht is een geschikt medium, maar ook vloeistoffen en vaste stoffen zijn dat.
De storing verandert herhaaldelijk de druk en dichtheid van het medium. Op deze manier produceert de golf compressies en expansies (verdunningen) in de moleculen van het medium, terwijl de energie met een bepaalde snelheid beweegt. v.
Deze drukveranderingen worden door het oor waargenomen door trillingen in het trommelvlies, die door het zenuwnetwerk worden omgezet in kleine elektrische stroompjes. Bij het bereiken van de hersenen, interpreteert het ze als geluiden.
In een longitudinale golf wordt het patroon opgeroepen dat zich continu herhaalt fiets, en de duur is periode Golf. Er is ook de amplitude, wat de maximale intensiteit is en die wordt gemeten volgens de grootte die als referentie wordt genomen, in het geval van geluid kan dit de variatie van de druk in het medium zijn.
Een andere belangrijke parameter is de golflengte: de afstand tussen twee opeenvolgende compressies of expansies, zie figuur 1. In het International System wordt de golflengte gemeten in meters. Eindelijk is er je snelheid (in meter / seconde voor het internationale systeem), wat aangeeft hoe snel de energie zich voortplant.
Artikel index
In een waterlichaam worden golven geproduceerd door meerdere oorzaken (drukveranderingen, wind, gravitatie-interacties met andere sterren). Op deze manier kunnen zeegolven worden ingedeeld in:
- Windgolven
- Getijden
- Tsunami's
De beschrijving van deze golven is vrij complex. Over het algemeen bewegen de golven in diepe wateren in de lengterichting, waardoor periodieke compressies en expansies van het medium worden geproduceerd, zoals aan het begin is beschreven..
Op het oppervlak van de zee zijn de dingen echter een beetje anders, omdat er de zogenaamde oppervlaktegolven, die longitudinale golf- en schuifgolfkarakteristieken combineren. Daarom verschillen de golven die in de diepten van het watermilieu bewegen sterk van die die oppervlakkig bewegen..
Een blok dat op het zeeoppervlak drijft, heeft een soort heen en weer gaande of zachtjes draaiende beweging. Inderdaad, wanneer de golven op de kust breken, zijn het de longitudinale componenten van de golf die overheersen, en terwijl de boomstam reageert op de beweging van de watermoleculen die hem omringen, wordt hij ook waargenomen aan de oppervlakte..
De factoren die bepalen welk type golf er wordt geproduceerd zijn: de diepte van het water en de golflengte van de zeegolf. Als de diepte van het water op een bepaald punt wordt genoemd d, en de golflengte is λ, de golven gaan van longitudinaal naar oppervlakkig wanneer:
d < λ/twee
Aan de oppervlakte krijgen de watermoleculen rotatiebewegingen die ze verliezen naarmate de diepte toeneemt. De wrijving van de watermassa met de bodem zorgt ervoor dat deze banen elliptisch worden, zoals weergegeven in figuur 2.
Op de stranden is het water bij de kust onrustiger omdat daar de golven breken, de waterdeeltjes op de bodem worden afgeremd en hierdoor meer water zich ophoopt op de ruggen. In diepere wateren wordt het echter waargenomen als de deining verzacht.
Wanneer d >> λ/twee je hebt diepe zeegolven u korte golven, cirkelvormige of elliptische banen worden kleiner en longitudinale golven overheersen. Wat nou als d << λ/twee de golven zijn afkomstig van oppervlaktewateren of lange golven.
Zowel longitudinale als transversale golven vallen in de categorie van mechanische golven, die een materieel medium nodig hebben voor hun voortplanting.
Het belangrijkste onderscheid dat tussen de twee werd gemaakt, werd in het begin genoemd: in transversale golven bewegen de deeltjes van het medium loodrecht op de voortplantingsrichting van de golf, terwijl ze in longitudinale golven in dezelfde richting oscilleren, gevolgd door de verstoring. Maar er zijn meer onderscheidende kenmerken:
- In een transversale golf worden toppen en dalen onderscheiden, die in de lengterichting gelijk zijn aan compressies en expansies.
- Een ander verschil is dat longitudinale golven niet gepolariseerd zijn omdat de richting van de snelheid van de golf dezelfde is als die van de beweging van de oscillerende deeltjes..
- Dwarsgolven kunnen zich voortplanten in elk medium en zelfs in een vacuüm, zoals elektromagnetische golven. Aan de andere kant, in vloeistoffen die stijfheid missen, hebben de deeltjes geen andere keus dan langs elkaar te glijden en te bewegen zoals de verstoring doet, dat wil zeggen in de lengterichting..
Als gevolg hiervan zijn de golven die afkomstig zijn uit het midden van de oceanische en atmosferische massa longitudinaal, aangezien transversale golven media nodig hebben met voldoende stijfheid om de karakteristieke loodrechte bewegingen mogelijk te maken..
- Longitudinale golven veroorzaken variaties in druk en dichtheid in het medium waardoor ze zich voortplanten. Aan de andere kant hebben de transversale golven op deze manier geen invloed op het medium.
Ze hebben dezelfde onderdelen gemeen: periode, amplitude, frequentie, cycli, fase en snelheid. Alle golven ondergaan reflectie, breking, diffractie, interferentie en het Doppler-effect en dragen energie door het medium..
Hoewel de pieken en dalen kenmerkend zijn voor een transversale golf, zijn de compressies in de longitudinale golf analoog aan de pieken en de uitbreidingen naar de dalen, zodanig dat beide golven dezelfde wiskundige beschrijving van sinus- of sinusgolf toelaten..
Geluidsgolven zijn de meest typische longitudinale golven en behoren tot de meest bestudeerde, aangezien ze de basis vormen voor communicatie en muzikale expressie, redenen voor hun belang in het leven van mensen. Bovendien hebben geluidsgolven belangrijke toepassingen in de geneeskunde, zowel bij diagnose als bij behandeling..
De ultrasone klanktechniek is bekend voor het verkrijgen van onder meer medische beelden, maar ook voor de behandeling van nierstenen. Echografie wordt gegenereerd door een piëzo-elektrisch kristal dat in staat is om een longitudinale drukgolf te creëren wanneer er een elektrisch veld op wordt aangelegd (het produceert ook een stroom wanneer er druk wordt uitgeoefend).
Om echt te zien hoe een longitudinale golf eruit ziet, niets beter dan schroefveren of slinkys. Door een kleine impuls aan de veer te geven, is het onmiddellijk te zien hoe de compressies en expansies zich afwisselend voortplanten over de gehele lengte van de windingen..
Longitudinale golven maken ook deel uit van seismische bewegingen. Aardbevingen bestaan uit verschillende soorten golven, waaronder de P golven of voorverkiezingen en S golven of secundair. De eerste zijn longitudinaal, terwijl in de laatste de deeltjes van het medium trillen in een richting dwars op de verplaatsing van de golf..
Bij aardbevingen worden zowel longitudinale golven (primaire P-golven) als transversale golven (secundaire S-golven) en andere typen geproduceerd, zoals Rayleigh-golven en Love-golven, oppervlakkig.
In feite zijn longitudinale golven de enige waarvan bekend is dat ze door het centrum van de aarde reizen. Omdat deze alleen in vloeibare of gasvormige media bewegen, denken wetenschappers dat de kern van de aarde voornamelijk uit gesmolten ijzer bestaat..
P-golven en S-golven die tijdens een aardbeving worden geproduceerd, reizen met verschillende snelheden op aarde, dus hun aankomsttijden op seismografische stations zijn verschillend (zie figuur 3). Dankzij dit is het mogelijk om de afstand tot het epicentrum van de aardbeving te bepalen door middel van triangulatie, met behulp van gegevens van drie of meer stations..
Stel dat vP. = 8 km / s is de snelheid van de P-golven, terwijl de snelheid van de S-golven v isS = 5 km / s. De P-golven arriveren 2 minuten voor de eerste S. Hoe de afstand vanaf het epicentrum te berekenen?
Laat D de afstand zijn tussen het epicentrum en het seismologische station. Met de verstrekte gegevens kun je de reistijd t vindenP. en jijS van elke golf:
vP. = D / tP.
vS = D / tS
Het verschil is Δt = tS - tP.
Δt = D / vS - D / vP. = D (1 / vS - 1 / vP.
Oplossen voor de waarde van D:
D = Δt / (1 / vS - 1 / vP.) = (Δt. VP.. vC ) / (vP. - vC
Wetende dat 2 minuten = 120 seconden en de rest van de waarden vervangen:
D = 120 seconden. (8 km / s. 5 km / s) / (8 - 5 km / s) = 1600 km.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.