Содержание
Механические волны - это энергетические импульсы, которые движутся через среду. Они мгновенно расширяют или сжимают вещество, проходя через них, так что твердые, жидкие и газообразные объекты могут проводить механические волны, в то время как вакуум заставляет их прекращаться. Некоторыми примерами волн такого типа являются землетрясения, звуки и волны океана. Существуют эксперименты, которые могут легко показать действие механической волны, разницу между поперечными и продольными волнами и влияние, которое оказывает на них среднее напряжение.
Импульсная волна
Плотно привяжите веревку к объекту, плотно прикрепленному к стене, например, к перилам. Держите веревку и уходите от стены, пока веревка не будет слегка ослаблена. Быстро раскачайте его вверх и вниз, как будто вы ломаете кнут. Обратите внимание, что волна проходит по длине веревки от вашей руки к стене и обратно. Стена "отражает" волну назад к вам. Если вы внимательно посмотрите, вы увидите, что волна, которая возвращается к вашей руке, является перевернутым зеркальным отражением волны, которая прошла к стене. Согласно третьему закону Ньютона, когда волна ударяется о стену, она реагирует на движение, толкая струну в противоположном направлении. Эта реакция стены приводит к инверсии волны.
Стационарная волна
Свяжите веревку между двумя предметами, плотно прикрепленными к стене, оставляя веревку слегка ослабленной. Если вы будете многократно перемещать веревку вверх и вниз, волны будут перемещаться взад и вперед между двумя объектами. Попробуйте качать веревку быстрее и медленнее. В какой-то момент произойдет образование стоячей волны, то есть окажется, что волна не движется. Длина волны этого типа представляет собой простую долю расстояния между двумя объектами. Например, если вы видите стоячую волну с гребнем и долиной, ее длина будет точно равна расстоянию между объектами. Если есть два гребня и две долины, длина составляет половину этого расстояния. Чем быстрее вы двигаете веревку, тем больше неподвижных волн вы увидите.
напряженность
Разрежьте резинку, превратив ее в полоску вместо круга. Потяните концы до точки, где упругость перестает ослабляться. Сделайте движение на резинке и обратите внимание, что она вибрирует, хотя и очень медленно. Потяните эластичные наконечники дальше, увеличивая натяжение, и создайте еще одно движение. Обратите внимание, что он вибрирует быстрее. Чем выше напряжение в упругом, тем быстрее вибрации.
Продольная волна
Поместите игрушечную пружину на твердую поверхность и протяните ее между вами и партнером. Если вы перемещаете пружину из стороны в сторону, результатом будет поперечная волна, а также волны, созданные веревкой. Быстрое перетягивание кончика пружины вперед и назад вызовет продольную волну или волну сжатия. Этот тип волны не заставляет пружину двигаться вбок; вместо этого волна движется в направлении длины пружины, сжимая и растягивая витки. Как и в поперечной волне, продольная волна отражается назад, когда достигает другой стороны. Звуковые волны - это волны сжатия, которые возникают, когда молекулы измельчаются и рассеиваются в воздухе.
Белл в вакууме
Возьмите с собой вакуумный звонок, а также батарею на шесть вольт и вакуумный насос. Убедитесь, что крышка резервуара, содержащая раструб, плотно прикручена. Подсоедините аккумулятор к звонку, и вы услышите, как он играет громко. Подсоедините вакуумный насос к шлангу, который должен быть прикреплен к отверстию резервуара. Включите вакуумный насос. Подключите звонок к батарее снова. По мере того как насос сливает воздух из резервуара, шум звонка становится слабее, пока его практически невозможно услышать, даже если хлопушка заметно достигает колокола. Отсоедините шланг и отсоедините насос. Когда воздух вернется в резервуар, вы снова услышите звонок. Механические волны, как и звук, нуждаются в среде, через которую можно путешествовать. Удаляя эту среду, в данном случае воздух, звуковые волны исчезают.
