Fale mechaniczne

Fale Mechaniczne

Michał Królczyk

01 Czym są fale mechaniczne

02 Rozchodzenie się fal mechanicznych

03 Fale podłużne

04 Fale poprzeczne

05 Impuls falowy

Spis treści

06 Fale harmoniczne

07 Fale wodno-wiatrowe

08 Fale wodne

09 Fale sejsmiczne

10 Rodzaje fal sejsmicznych

11 Źródła

Czym są fale mechaniczne?

Fala mechaniczna – fala rozchodząca się w ośrodkach sprężystych poprzez rozprzestrzenianie się drgań tego ośrodka. Przykładami fal mechanicznych są fale morskie, fale dźwiękowe oraz fale sejsmiczne.

Rozchodzenie się fal mechanicznych

W procesie rozchodzenia się fali zasadnicze znaczenie ma proces odwracalnych przemian potencjalnej energii mechanicznej (energii ciśnienia bądź naprężenia) w energię kinetyczną. W czasie tych przemian część energii może być tracona, a zjawisko takie nazywane jest tłumieniem fali. Poszczególne ośrodki mogą znacznie różnić się własnościami mechanicznymi, co prowadzi do znacznych różnic w przebiegu zjawisk falowych w różnych materiałach. Dla przykładu, w stali dźwięk rozchodzi się w przybliżeniu 20 razy szybciej niż w powietrzu. Decydująca jest tu sprężystość ośrodka.

Rodzaje fal

Fale podłużne

Ze względu na kierunek drgań cząstek ośrodka względem kierunku rozchodzenia się fale dzielimy na fale podłużne i fale poprzeczne . Fala jest podłużna gdy kierunek drgań cząstek ośrodka jest równoległy do kierunku rozchodzenia się fali i zarazem kierunku transportu energii. Przykładem są tu fale dźwiękowe w powietrzu czy też drgania naprzemiennie ściskanej i rozciąganej sprężyny.

Fale poprzeczne

Fala jest poprzeczna gdy kierunek drgań cząstek ośrodka jest prostopadły do kierunku rozchodzenia się fali i zarazem kierunku transportu energii (rysunek-animacja 13.2). Przykładem mogą tu być drgania naprężonego sznura, którego końcem poruszamy cyklicznie w górę i w dół.

Impuls falowy

Możemy również dokonać podziału ze względu na rodzaj zaburzenia. Ważnymi przykładami są impuls falowy i fala harmoniczna . Impuls falowy powstaje gdy źródłem jest jednorazowe zaburzenie w ośrodku: na przykład gdy wrzucimy kamień do wody lub gdy jednorazowo odchylimy w bok koniec napiętej liny

Fale harmoniczne

Fala harmoniczna powstaje gdy źródło wykonuje drgania harmoniczne: na przykład gdy cyklicznie wychylamy koniec napiętej liny

Powstawanie fal

Fale wodno-wiatrowe

Fale wodne – fale powierzchniowe na styku wody i powietrza lub fale wewnętrzne na styku dwóch warstw wody o różnej gęstości. Oznacza to wszystkie odchylenia poziomu wody z okresami trwającymi od dziesiątek sekundy do godzin. Najczęstszą przyczyną falowania jest oddziaływanie poruszającego powietrza (wiatr) z powierzchnią wody.

Fale wodne

Każde niestałe działanie na powierzchnię swobodną wody wywoła na niej falę, może to być kamyk rzucony na taflę wody, łódź poruszająca się po wodzie wywołuje falę dziobową, trzęsienia ziemi lub wybuchy podwodne mogą wywołać tsunami, działanie Księżyca i Słońca wywołuje fale pływowe, wahania ciśnienia atmosferycznego wywołuje sejsze. Jednak największym czynnikiem tworzącym fale na zbiornikach wodnych jest wiatr. Fala po ustaniu wiatru lub innego czynnika ją wywołującego nazywana jest martwą falą.

Fale sejsmiczne

Fale sejsmiczne – fale sprężyste rozchodzące się w Ziemi. Mogą powstać wskutek wielu czynników, np. trzęsień ziemi, eksplozji materiałów wybuchowych, działalności górniczej, sztormów na morzu.

Rodzaje fal sejsmicznych

Dziękuję za uwagę

Źródła:

• http://home.agh.edu.pl/~kakol/efizyka/w13/main13a.html
• https://pl.wikipedia.org/wiki/Fala_mechaniczna
• https://anitaodachowska.pl/2020/07/kamien-w-wode-czyli-jak-rozchodzi-sie-fala/
• http://free.of.pl/z/zlo/Fizyka/fale%20dzwiekowe.pdf
• https://pl.wikipedia.org/wiki/Falowanie
• https://pl.wikipedia.org/wiki/Fala_sejsmiczna
• https://www.pgi.gov.pl/mogepl-home/monitoring-geodynamiczny/sejsmologia/9724-co-to-sa-fale-sejsmiczne.html