Unde mecanice. Interferenta undelor

UndeMecanice

Cataraga Cristian

Unde mecanice

Undele mecanice, transportă energie mecanică, fiind generate de perturbațiile mecanice ale mediilor elastice

După natura perturbației şi modul de propagare al acestora, putem clasifica undele în:

• Unde longitudinale
• Unde transversale

Unde longitudinale

Pentru care direcția de propagare a undei coincide cu direcția de oscilație şi se propagă în toate tipurile de medii, dar sunt specifice mediilor gazoase și lichide ex. undele sonore sau undele formate la suprafaţa apei. Propagarea undelor longitudinale are loc prin comprimări şi dilatări ale mediului elastic. Particulele mediului oscilează numai în jurul poziției de echilibru.

De exemplu , cand o coarda verticala sub tensiune este pusa sa oscileze inainte si inapoi la un capat, se va propaga o unda transversala de-a lungul corzii.Perturbatia se misca de-a lungul corziiinsa particulele corzii vibreaza perpendicular pe directia de propagare a perturbatiei.

Unde transversale

Pentru care direcția de propagare a undei este perpendiculară pe direcția de oscilație şi sunt caracteristice mediilor solide. Propagarea undelor transversale are loc cu deplasarea particulelor pe verticală în sus şi în jos, iar direcția de propagare a undelor este orizontală, de ex. undele care iau naștere într-o coardă vibrantă (coarda unei chitare), sau un steag fluturând.

T este tensiunea din coardă (forţa aplicată mediului), iar μ densitatea liniară a mediului. În propagarea lor printr-un mediu elastic, undele elastice se caracterizează prin frecvenţă, viteză de propagare şi lungime de undă. Frecvenţa – notată υ, reprezintă numărul de oscilaţii pe secundă. Frecvenţa se măsoară în hertz, Hz. Viteza de propagare – notată v, reprezintă viteza de propagare a undelor elastice prin material. Lungimea de undă, notată , reprezintă drumul parcurs de undă în timp de o perioadă, T. Această distanţă variază cu frecvenţa și cu viteza de propagare a undelor elastice prin material

Reflexia şi refracția

Când o undă întâlnește suprafața de separare dintre doua medii diferite se produc simultan reflexia (întoarcerea undei în mediul din care a venit) şi refracția (transmisia undei în mediul al doilea). Se constată de asemenea că prin reflexie şi refracție se schimbă direcția de propagare a undei. Considerăm o undă elastică longitudinală plană ce se propagă prin mediul, care are densitate și unde viteza undei este v1. La întâlnirea suprafeței de separare, dintre mediul (1) și mediul (2) unda se va împărți într- o undă reflectată ce se propagă în mediul (1) și o undă transmisă ce se propagă în mediul (2). Amplitudinea undei transmise, Atare același semn cu amplitudinea undei incidente, Ai, indiferent de densitățile celor doua medii. De aceea unda transmisă este totdeauna în fază cu unda incidentă.

Interferenta undelor mecanice

Interferenta undelor mecanice

Interferența undelor este fenomenul de întâlnire și compunere a două unde coerente. Două unde se numesc coerente dacă au aceeași frecvență în punctul în care se compun, iar diferența de fază este independentă de timp. Obținerea undelor coerente se face prin divizarea frontului de undă.

Difractia undelor mecanice

Elemente de acustica

În fizică, difracția se referă la diverse fenomene asociate cu ocolirea de către unde a obstacolelor apărute în calea lor.Difracția are loc în cazul oricărui tip de undă, inclusiv undele acustice, undele de la suprafața apei, și undele electromagnetice cum ar fi lumina vizibilă, razele x și undele radio. Întrucât obiectele materiale au și ele proprietăți ondulatorii, difracția apare și în cazul particulelor de substanță ca electroni, protoni, neutroni și poate fi studiată conform mecanicii cuantice.

Acustica se ocupă cu studiul undelor sonore care pot produce senzații auditive (cu frecvența cuprinsă în intervalul 20 Hz - 20 kHz) dar și cu studiul ultrasunetelor (frecvențe mai mari de 20 kHz) și al infrasunetelor (frecvențe mai mici de 20 Hz).Regiunea din spațiu în care se propagă undele sonore poartă numele de câmp sonor. În mediile solide elastice se propagă atât unde longitudinale cât și transversale. Prin lichide și gaze (atmosferă) se pot propaga numai undele longitudinale.

Infrasunetele

Ultrasunetele

Infrasunetele sunt vibrații cu frecvența cuprinsă între 0,001Hz și 20Hz și nu pot fi auzite de urechea umană. Știința care se ocupă cu studiul infrasunetelor se numește infrasonică. Infrasunetele sunt caracterizate de capacitatea acestora de a acoperi distanțe mari și de a ocoli obstacole fără multă disipație. Acestea sunt utilizate în special în seismologie la studiul cutremurelor. Infrasunetele sunt cunoscute pentru capacitatea lor de a crea o stare de neliniște, de a induce frică în oameni și de a-i face pe aceștia să creadă că se întâmplă evenimente supranaturale.

Ultrasunetele sunt vibrații mecanice cu frecvențe mai mari de 20.000 Hz. Ele au de obicei intensitatea redusă. Ultrasunetele cu intensitate mare se obțin prin procedee electromecanice care se bazează pe fenomenul piezoelectric și / sau pe fenomenul magnetostricțiune. Pot fi generate, de asemenea, cu fluiere. La om limita superioară a auzului tinde să scadă cu vârsta astfel că omul matur nu mai poate auzi acele sunete pițigăiate pe care un copil le aude. Anumite companii de telefoane mobile folosesc acest lucru pentru a crea sonerii de telefon care să fie auzite numai de cei tineri, dar ele sunt auzite câteodată și de cei în vârstă din motive diferite.

Undele seismice

Undele seismice sunt unde elastice generate de un impuls de tip seism sau explozie. Atunci când are loc un seism, el eliberează energie de deformație statică, radiind unde seismice din zona sursei seismice în toate direcțiile. Seismologii estimează ca circa 10% din energia eliberată în timpul unui seism se disipează sub forma undelor seismice.