Mawimbi juu ya uso wa maji na kadhalika. Mawimbi juu ya uso wa maji

MAWIMBI KWENYE USO WA KIOEVU. Chini ya ushawishi wa sababu mbalimbali, chembe za safu ya uso wa kioevu zinaweza kuanza kuzunguka. Harakati hii inashughulikia maeneo ya mbali zaidi ya uso - wimbi huanza kuenea kwenye uso. Kama ilivyo kwa aina nyingine za mawimbi, oscillations inaweza kutokea kwa mujibu wa sheria ya sine, lakini tu chini ya hali ya lazima ambayo amplitude ya oscillations ya chembe ni ndogo ikilinganishwa na urefu wa wimbi. Wavelength ni umbali kati ya pointi mbili ambapo mitetemo iko katika awamu sawa. Umbali wa wima kutoka kwa crest hadi chini inaitwa urefu wa wimbi. Mfano wa mawimbi hayo ya sine ni mawimbi ya mawimbi: urefu wao hufikia mamia km, wakati urefu ni kawaida 1/300 au hata 1/500 yake. Katika hali nyingi, urefu wa wimbi hauwezi kupuuzwa ikilinganishwa na urefu wake.

Ikilinganishwa na oscillations rahisi transverse, asili ya harakati ya chembe kioevu daima ni ngumu zaidi: wao si tu kupanda na kuanguka katika mwelekeo wima, lakini kuelezea baadhi ya obiti kufungwa, mviringo au elliptical. Aina ya kwanza ya obiti inalingana na kesi wakati kina ni kubwa sana ikilinganishwa na urefu wa wimbi, na ya pili kwa kesi ya jumla, wakati urefu wa wimbi ni kubwa kuliko umbali wa chini au, kwa ujumla, kulinganishwa nayo. Inaweza kuonyeshwa kuwa kwa harakati hizo za mzunguko wa chembe, wasifu wa wimbi utakuwa trochoidal. Trochoid m. b. iliyojengwa na pointi, ikiwa tunafuatilia njia iliyoelezwa na hatua ambayo iko kwa umbali fulani kutoka katikati ya mduara unaozunguka kwa mstari wa moja kwa moja; wakati huo huo, hatua iliyo kwenye mduara wa duara kama hiyo itaelezea wazi cycloid.

Katika mtini. Kuonekana kwa wasifu wa trochoidal wakati wa harakati za mzunguko wa chembe za uso wa maji huonyeshwa. Lakini mwendo wa wimbi sio mdogo tu kwa safu ya uso wa kioevu: usumbufu pia hufunika tabaka za msingi, tu radii ya obiti za chembe hapa hupungua kwa kuendelea kwa kina cha kuongezeka. Sheria ya kupunguza radii ya miduara kama hii inaonyeshwa na formula:

ambapo r ni radius ya obiti ya chembe iliyo kwenye kina fulani z, a ni radius ya obiti ya chembe iliyo juu ya uso yenyewe (nusu ya urefu wa wimbi), e ni msingi wa mfumo wa logarithm ya asili, λ ni urefu wa wimbi. Kwa mazoezi, tunaweza kudhani kwamba mawimbi yanasimama kwa kina zaidi kuliko urefu wa wimbi. Kasi ya uenezi wa wimbi v inaonyeshwa, kwa fomu ya jumla, na formula:

Hapa g ni kuongeza kasi ya mvuto, δ ni wiani wa kioevu, α ni mvutano wa uso wake; Kwa ufupi, β inaashiria uhusiano ======4 H - kina cha safu ya kioevu (kutoka uso hadi chini); majina iliyobaki ni sawa na ilivyoonyeshwa hapo juu. Fomu hiyo inachukua fomu rahisi katika kesi tatu maalum.

a) Mawimbi ya maji. Urefu wa wimbi ni kubwa sana ikilinganishwa na kina H. Hapa yaani, kasi ya uenezi inategemea tu kina. b) Kina cha wimbi ni kubwa sana ikilinganishwa na urefu wake, lakini vipimo vya wimbi bado ni muhimu sana kwamba nguvu za capillary zinaweza kupuuzwa. Katika kesi hii inageuka kuwa yaani, kasi ya uenezi inategemea tu urefu wa wimbi. Njia hii inaelezea vizuri kasi ya mawimbi ya kawaida ya bahari. c) Ufupi sana, unaoitwa. mawimbi ya capillary. Hapa jukumu kuu linachezwa na nguvu za interparticle, nguvu ya mvuto inarudi nyuma. Kasi ya uenezi inageuka kuwa sawa.Kama tunavyoona, tofauti na kesi (b), hapa kasi inageuka kuwa kubwa zaidi, fupi la wimbi.

Wasifu wa wimbi hubadilika sana chini ya ushawishi wa mambo fulani ya nje. Kwa hiyo, wakati wa upepo, upande wa mbele wa wimbi unakuwa mwingi zaidi kuliko nyuma; kwa kasi ya juu, upepo unaweza hata kuharibu crests za mawimbi, kuzivunja na kuunda kinachojulikana. "kondoo". Wakati wimbi linapotoka kwenye kina kirefu hadi kwenye maji ya kina kifupi, umbo lake pia hubadilika; katika kesi hii, nishati ya chembe katika safu nene ya maji huhamishiwa kwenye safu ya unene ndogo. Hii ndiyo sababu surf karibu na pwani ni hatari sana, karibu na ambayo amplitude ya vibrations chembe inaweza kwa kiasi kikubwa kuzidi amplitude yao katika bahari ya wazi, ambapo kina cha safu ya maji ilikuwa kubwa.

Tayari tumetaja mawimbi, malezi ambayo husababishwa si kwa nguvu ya elasticity, lakini kwa nguvu ya mvuto. Ndiyo sababu haipaswi kushangaa kwamba mawimbi yanayoenea kando ya uso wa kioevu sio longitudinal. Walakini, sio za kupita: harakati za chembe za kioevu hapa ni ngumu zaidi.

Ikiwa wakati wowote uso wa kioevu ulizama (kwa mfano, kutokana na kugusa kitu ngumu), basi chini ya ushawishi wa mvuto kioevu kitaanza kukimbia chini, kujaza shimo la kati na kutengeneza unyogovu wa annular karibu nayo. Katika makali ya nje ya unyogovu huu, chembe za kioevu zinaendelea kushuka chini, na kipenyo cha pete huongezeka. Lakini kwenye makali ya ndani ya pete, chembe za kioevu "uso" tena, ili ridge ya annular itengenezwe. Nyuma yake, kuna tena unyogovu, nk Wakati wa kwenda chini, chembe za kioevu pia zinarudi nyuma, na wakati wa kwenda juu, pia zinaendelea mbele. Kwa hivyo, kila chembe haiingii tu katika mwelekeo wa kupita (wima) au longitudinal (usawa), lakini, kama inavyogeuka, inaelezea mduara.

Katika Mtini. Duru 76 za giza zinaonyesha nafasi ya chembe kwenye uso wa kioevu kwa wakati fulani, na miduara ya mwanga huonyesha nafasi ya chembe hizi muda kidogo baadaye, wakati kila mmoja wao amepita sehemu ya trajectory yake ya mviringo. Njia hizi zinaonyeshwa kwa mistari iliyopigwa, sehemu zilizopitiwa za trajectories zinaonyeshwa kwa mishale. Mstari unaounganisha miduara ya giza itatupa wasifu wa wimbi. Katika kesi ya amplitude kubwa iliyoonyeshwa kwenye takwimu (yaani, radius ya trajectories ya mviringo ya chembe si ndogo ikilinganishwa na urefu wa wavelength), wasifu wa wimbi haufanani kabisa na sinusoid: ina njia pana na crests nyembamba. . Mstari unaounganisha miduara ya mwanga una sura sawa, lakini hubadilishwa kwa haki (kuelekea lag ya awamu), yaani, kutokana na harakati za chembe za kioevu kwenye trajectories za mviringo, wimbi limehamia.

Mchele. 76. Mwendo wa chembe za kioevu katika wimbi juu ya uso wake

Ikumbukwe kwamba katika uundaji wa mawimbi ya uso, sio tu nguvu ya mvuto inachukua jukumu, lakini pia nguvu ya mvutano wa uso (tazama Volume I, § 250), ambayo, kama nguvu ya mvuto, huelekea kusawazisha. uso wa kioevu. Wakati wimbi linapopita kwenye kila sehemu ya uso wa kioevu, uso huu umeharibika - convexity inakuwa gorofa na kisha inatoa njia ya concavity, na kinyume chake, kutokana na ambayo eneo la uso na, kwa hiyo, nishati ya mvutano wa uso hubadilika. Ni rahisi kuelewa kwamba jukumu la mvutano wa uso litakuwa kubwa zaidi kwa amplitude iliyotolewa ya wimbi, zaidi ya uso ni curved, yaani, mfupi wavelength. Kwa hiyo, kwa mawimbi ya muda mrefu (masafa ya chini), mvuto ni nguvu kuu, lakini kwa mawimbi mafupi ya haki (masafa ya juu), nguvu ya mvutano wa uso inakuja mbele. Mpaka kati ya mawimbi ya "muda mrefu" na "fupi", bila shaka, sio mkali na inategemea wiani wa mvutano wa uso. Katika maji, mpaka huu unafanana na mawimbi ambayo urefu wake ni karibu, yaani, kwa mawimbi ya muda mrefu ya capillary, nguvu za mvutano wa uso hutawala, na kwa muda mrefu, mvuto unashinda.

Licha ya asili tata ya "longitudinal-transverse" ya mawimbi ya uso, yanatii sheria za kawaida kwa mchakato wowote wa wimbi, na ni rahisi sana kwa kuzingatia sheria nyingi kama hizo. Kwa hivyo, tutakaa kwa undani juu ya njia ya kuzipata na kuziangalia.

Kwa majaribio ya mawimbi kama haya, unaweza kuoga kwa kina kirefu, chini yake ni glasi, eneo ambalo ni karibu. Chini ya kioo kwa mbali, unaweza kuweka balbu ya mwanga mkali, ambayo inakuwezesha kutekeleza "bwawa" hili kwenye dari au skrini (Mchoro 77). Katika kivuli, kwa fomu iliyopanuliwa, unaweza kuchunguza matukio yote yanayotokea juu ya uso wa maji. Ili kupunguza kutafakari kwa mawimbi kutoka kwa pande za umwagaji, uso wa mwisho unafanywa bati na pande wenyewe huelekea.

Mchele. 77. Kuoga kwa ajili ya kutazama mawimbi juu ya uso wa maji

Jaza bafu na maji kwa takriban kina na gusa uso wa maji na mwisho wa waya au hatua ya penseli. Tutaona jinsi wrinkle ya pete inaenea kutoka kwa hatua ya kuwasiliana. Kasi ya uenezi wake ni ya chini (10-30 cm / s), hivyo harakati zake zinaweza kufuatiliwa kwa urahisi.

Hebu tufunge waya kwenye sahani ya elastic na kuifanya vibrate, ili kwa kila vibration ya sahani mwisho wa waya hupiga uso wa maji. Mfumo wa matuta ya mviringo na unyogovu utapita ndani ya maji (Mchoro 78). Umbali kati ya miamba au vijiti vilivyo karibu, yaani, urefu wa wimbi, unahusiana na kipindi cha athari kwa fomula ambayo tayari tunaijua; - kasi ya uenezi wa wimbi.

Mchele. 78. Mawimbi ya pete

Mchele. 79. Mawimbi ya moja kwa moja

Mistari inayoelekea kwenye miamba na mifereji ya maji huonyesha mwelekeo wa uenezaji wa mawimbi. Kwa wimbi la pete, maelekezo ya uenezi yanaonyeshwa kwa mistari iliyonyooka kutoka katikati ya wimbi, kama inavyoonyeshwa kwenye Mtini. 78 mishale iliyopigwa. Kwa kubadilisha mwisho wa waya na makali ya mtawala sambamba na uso wa maji, unaweza kuunda wimbi ambalo lina sura si ya pete za kuzingatia, lakini ya matuta ya moja kwa moja na mabwawa yanayofanana kwa kila mmoja (Mchoro 79). . Katika kesi hii, mbele ya sehemu ya kati ya mtawala tuna mwelekeo mmoja wa uenezi.

Pete na mawimbi ya moja kwa moja juu ya uso hutoa wazo la mawimbi ya spherical na ndege katika nafasi. Chanzo kidogo cha sauti, kinachotoa sawasawa kwa pande zote, huunda wimbi la spherical kuzunguka yenyewe, ambalo compression na rarefaction ya hewa iko katika mfumo wa tabaka za spherical. Sehemu ya wimbi la spherical, ndogo ikilinganishwa na umbali wa chanzo chake, inaweza kuzingatiwa takriban kuwa gorofa. Hii inatumika, bila shaka, kwa mawimbi ya asili yoyote ya kimwili - wote mitambo na umeme. Kwa hivyo, kwa mfano, eneo lolote (ndani ya uso wa dunia) la mawimbi ya mwanga kutoka kwa nyota linaweza kuzingatiwa kama wimbi la ndege.

Tutatumia mara kwa mara majaribio ya umwagaji wa maji yaliyoelezwa hapo juu, kwa kuwa mawimbi juu ya uso wa maji hufanya sifa kuu za matukio mengi ya wimbi kuwa wazi sana na rahisi kwa uchunguzi, ikiwa ni pamoja na matukio muhimu kama diffraction na kuingiliwa. Tunatumia mawimbi katika umwagaji wa maji ili kupata idadi ya dhana za jumla ambazo ni halali kwa elastic (haswa, acoustic) na mawimbi ya sumakuumeme. Ambapo inawezekana kuchunguza vipengele vya hila zaidi vya michakato ya wimbi (hasa, katika optics), tutakaa kwa undani zaidi juu ya tafsiri ya vipengele hivi.

Mkutano wa kimataifa wa kisayansi na vitendo

"Hatua za kwanza katika sayansi"

Utafiti

"Mawimbi juu ya uso wa maji."

Dychenkova Anastasia,

Safronova Alena,

Msimamizi:

Taasisi ya elimu:

Shule ya Sekondari MBOU Na. 52, Bryansk.

https://pandia.ru/text/78/151/images/image002_111.jpg" width="336" height="240">

Mwili wowote wa elastic (kwa mfano, kamba) na vibrations bure ina sauti ya msingi na overtones. Zaidi ya overtones mwili elastic ina, nzuri zaidi inaonekana.

Mifano ya matumizi ya mawimbi yaliyosimama:

Vyombo vya muziki vya upepo (chombo, tarumbeta)

Vyombo vya muziki vya nyuzi (gitaa, piano, violin)

Tuning uma

Kuingiliwa kwa wimbi.

Kuingilia kwa mawimbi ni usambazaji thabiti kwa wakati wa amplitude ya oscillations katika nafasi wakati mawimbi madhubuti yanawekwa juu.

Zina masafa sawa;

Mabadiliko ya awamu ya mawimbi yanayofika kwenye hatua fulani ni thamani ya mara kwa mara, yaani, haitegemei wakati.

Katika hatua fulani, kiwango cha chini kinazingatiwa wakati wa kuingiliwa ikiwa tofauti katika njia za wimbi ni sawa na idadi isiyo ya kawaida ya mawimbi ya nusu.

Katika hatua fulani, kiwango cha juu kinazingatiwa wakati wa kuingiliwa ikiwa tofauti ya njia ya wimbi ni sawa na idadi ya mawimbi ya nusu au idadi kamili ya urefu wa wimbi.

Wakati wa kuingiliwa, ugawaji wa nishati ya wimbi hutokea, yaani, karibu hakuna nishati inayofika kwa kiwango cha chini, na zaidi yake hufika kwenye kiwango cha juu.

Tofauti ya wimbi.

Mawimbi yana uwezo wa kuzunguka vizuizi. Kwa hivyo, mawimbi ya bahari huinama kwa uhuru karibu na jiwe linalojitokeza kutoka kwa maji ikiwa vipimo vyake ni chini ya urefu wa wimbi au kulinganishwa nayo. Nyuma ya jiwe, mawimbi yanaenea kana kwamba haipo kabisa. Kwa njia sawa kabisa, wimbi kutoka kwa jiwe lililotupwa ndani ya bwawa huinama karibu na tawi linalotoka nje ya maji. Tu nyuma ya kikwazo cha ukubwa mkubwa, ikilinganishwa na urefu wa wimbi, ni "kivuli" kilichoundwa: mawimbi hayaingii zaidi ya kikwazo.

Mawimbi ya sauti pia yana uwezo wa kuzunguka vizuizi. Unaweza kusikia gari ikipiga honi kwenye kona ya nyumba wakati gari lenyewe halionekani. Katika msitu, miti huficha wenzi wako. Ili kuepuka kuwapoteza, unaanza kupiga kelele. Mawimbi ya sauti, tofauti na mwanga, huinama kwa uhuru kwenye vigogo vya miti na kupeleka sauti yako kwa wenzako.

Diffraction ni jambo la ukiukaji wa sheria ya uenezi wa rectilinear wa mawimbi kwa njia ya homogeneous au kupiga mawimbi karibu na vikwazo.

Kuna skrini iliyo na mpasuko kwenye njia ya wimbi:

Urefu wa mpasuko ni mkubwa zaidi kuliko urefu wa wimbi. Hakuna mgawanyiko unaozingatiwa.

Urefu wa mpasuko unalingana na urefu wa wimbi. Tofauti huzingatiwa.

Kuna kizuizi katika njia ya wimbi:

Ukubwa wa kikwazo ni kubwa zaidi kuliko urefu wa wimbi. Hakuna mgawanyiko unaozingatiwa.

Ukubwa wa kizuizi ni sawa na urefu wa wimbi. Diffraction inazingatiwa (wimbi huinama karibu na kikwazo).

Masharti ya kutazama mtengano: urefu wa wimbi unalingana na saizi ya kizuizi, pengo au kizuizi.

Sehemu ya vitendo.

Ili kutekeleza majaribio, tulitumia kifaa cha "Wave Bath".

Kuingilia kati kwa mawimbi mawili ya mviringo.

Mimina maji ndani ya bafu. Tunapunguza pua ndani yake ili kuunda mawimbi mawili ya mviringo.

https://pandia.ru/text/78/151/images/image008_25.jpg" width="295" height="223 src=">

Kupishana kwa kupigwa kwa mwanga na giza. Katika pointi hizo ambapo awamu ni sawa, amplitude ya oscillations huongezeka;

Vyanzo ni madhubuti.

Wimbi la mviringo.

Kuingilia kati kwa tukio na mawimbi yaliyojitokeza.

https://pandia.ru/text/78/151/images/image010_18.jpg" width="285" height="214 src=">

Hitimisho: kuchunguza kuingiliwa, vyanzo vya mawimbi lazima iwe madhubuti.

Kuingilia kati kwa mawimbi ya ndege.

https://pandia.ru/text/78/151/images/image012_16.jpg" width="302" height="226 src=">

Mawimbi yaliyosimama.

https://pandia.ru/text/78/151/images/image014_13.jpg" width="196" height="263 src=">

1. Ambatisha pua ili kuunda wimbi la ndege kwenye vibrator na kupata picha thabiti ya mawimbi ya ndege kwenye skrini.

2. Tuliweka kizuizi cha kutafakari sambamba na mbele ya wimbi.

3. Kusanya analog ya kutafakari kona kutoka kwa vikwazo viwili na kuzama ndani ya cuvette. Utaona wimbi lililosimama kama muundo wa pande mbili (mesh).

4. Kigezo cha kupata wimbi lililosimama ni mpito wa sura ya uso kwenye sehemu ambazo antinodes ziko kutoka kwa convex (pointi za mwanga) hadi concave (pointi za giza) bila uhamisho wowote wa pointi hizi.

Kutofautishwa kwa wimbi na kizuizi.

Tulipata picha thabiti ya mionzi ya wimbi la ndege. Weka kikwazo - eraser - kwa umbali wa takriban 50 mm kutoka kwa emitter.

Kupunguza saizi ya kifutio, tunapata yafuatayo: (a ni urefu wa kifutio)

https://pandia.ru/text/78/151/images/image016_10.jpg" width="262" height="198 src=">

a = 8 cm a = 7mm

https://pandia.ru/text/78/151/images/image018_8.jpg" width="274" height="206 src=">

a = 4.5 mm a = 1.5 mm

Hitimisho: mgawanyiko hauzingatiwi ikiwa, a > λ, diffraction inazingatiwa,

ikiwa a< λ, следовательно, волна огибает препятствия.

Uamuzi wa urefu wa wimbi.

https://pandia.ru/text/78/151/images/image020_5.jpg" width="290" height="217 src=">

Wavelength λ ni umbali kati ya miinuko au mifereji ya maji iliyo karibu. Picha kwenye skrini imepanuliwa mara 2 ikilinganishwa na kitu halisi.

λ = 6 mm / 2 = 3mm.

Urefu wa wimbi hautegemei usanidi wa emitter (wimbi la gorofa au pande zote). λ = 6 mm / 2 = 3mm.

https://pandia.ru/text/78/151/images/image022_5.jpg" width="278" height="208 src=">

Urefu wa wimbi λ inategemea mzunguko wa vibrator; kuongeza mzunguko wa vibrator, urefu wa wimbi utapungua.

λ =4 mm / 2 = 2mm.

Hitimisho.

1. Kuchunguza kuingiliwa, vyanzo vya mawimbi lazima viwe madhubuti.

2. Diffraction haizingatiwi ikiwa upana wa kikwazo ni mkubwa zaidi kuliko urefu wa wimbi; diffraction inaonekana ikiwa upana wa kikwazo ni chini ya urefu wa wimbi, kwa hiyo, wimbi linapiga karibu na vikwazo.

3. Urefu wa wimbi hautegemei usanidi wa emitter (wimbi la gorofa au pande zote).

4. Urefu wa wimbi hutegemea mzunguko wa vibrator, kuongeza mzunguko wa vibrator - urefu wa wimbi utapungua.

5. Kazi hii inaweza kutumika wakati wa kusoma matukio ya wimbi katika daraja la 9 na daraja la 11.

Bibliografia:

1. Kitabu cha fizikia cha Landsberg. M.: Nauka, 1995.

2., Kikoin daraja la 9. M.: Elimu, 1997.

3. Encyclopedia kwa watoto. Avanta +. T.16, 2000.

4. Savelyev ya fizikia ya jumla. Kitabu 1.M.: Sayansi, 2000.

5. Nyenzo za mtandao:

http://en. wikipedia. org/wiki/Wimbi

http://www. /kifungu/index. php? id_makala=1898

http://www. /nodi/1785

Ulimwengu unamwambia nini Suvorov Sergey Georgievich

Mawimbi juu ya uso wa maji

Mawimbi juu ya uso wa maji

Kila mtu anajua kwamba mawimbi ya maji ni tofauti. Juu ya uso wa bwawa, uvimbe usioonekana unatikisa kwa upole kuziba kwa mvuvi, na katika eneo kubwa la bahari, shimoni kubwa za maji hutikisa stima za baharini. Je, mawimbi yanatofautianaje kutoka kwa kila mmoja?

Wacha tuone jinsi mawimbi ya maji yanatokea.

Mchele. 4. Kifaa cha mawimbi ya kusisimua yenye mdundo kwenye uso wa maji

Ili kusisimua mawimbi juu ya maji, tunachukua kifaa kilichoonyeshwa kwenye Mtini. 4. Wakati motor A huzunguka eccentric B, fimbo KATIKA husogea juu na chini, na kutumbukia ndani ya maji kwa kina tofauti. Mawimbi ya mviringo yanatofautiana nayo (Mchoro 5).

Wao ni mfululizo wa matuta mbadala na depressions.

Umbali kati ya matuta ya karibu (au mabwawa) inaitwa urefu wa mawimbi na kwa kawaida huonyeshwa na herufi ya Kigiriki ? (lambda) (Mchoro 6).

Mchele. 5. Mawimbi yaliyoundwa na fimbo ya rhythmically oscillating; barua? urefu wa mawimbi umeonyeshwa

Hebu mara mbili ya idadi ya mapinduzi ya motor, na kwa hiyo mzunguko wa oscillation ya fimbo. Kisha idadi ya mawimbi yanayotokea wakati huo huo itakuwa kubwa mara mbili. Lakini urefu wa wimbi utakuwa nusu ya urefu.

Idadi ya mawimbi yanayozalishwa kwa sekunde moja inaitwa masafa mawimbi Kwa kawaida huonyeshwa na barua ya Kigiriki ? (uchi).

Mchele. 6. Sehemu ya msalaba wa wimbi la maji. AB - amplitude a, BV - urefu wa mawimbi?

Acha cork kuelea juu ya maji. Chini ya ushawishi wa wimbi la kusafiri, itazunguka. Upeo unaokaribia cork utainua juu, na unyogovu unaofuata utaipunguza chini. Katika sekunde moja, kizibo kitainua nyufa nyingi (na kupunguza mabwawa mengi) kama mawimbi yanavyoundwa wakati huu. Na nambari hii ni mzunguko wa wimbi ? . Hii ina maana kwamba kuziba itakuwa oscillate na frequency ? . Kwa hiyo, kwa kuchunguza hatua ya mawimbi wakati wowote katika uenezi wao, tunaweza kuamua mzunguko wao.

Mchele. 7. Mpango wa uhusiano kati ya urefu wa wimbi?, kasi v na mzunguko?. Kutoka kwa takwimu ni wazi kwamba v = ??

Kwa ajili ya unyenyekevu, tutafikiri kwamba mawimbi hayaozi. Mzunguko na urefu wa mawimbi yasiyopunguzwa yanahusiana na kila mmoja kwa sheria rahisi. Katika pili ni sumu ? mawimbi Mawimbi haya yote yatafaa ndani ya sehemu fulani (Mchoro 7). Wimbi la kwanza lililoundwa mwanzoni mwa pili litafikia mwisho wa sehemu hii; imetenganishwa na chanzo kwa umbali sawa na urefu wa wimbi unaozidishwa na idadi ya mawimbi yaliyoundwa, ambayo ni, kwa mzunguko. ? . Lakini umbali unaosafirishwa na wimbi kwa sekunde ni kasi ya wimbi v. Hivyo,

? ? ? = v

Urefu wa wimbi na kasi ya uenezi wa mawimbi mara nyingi hujifunza kutoka kwa uzoefu, lakini basi frequency v inaweza kuamua kutoka kwa hesabu, ambayo ni:

? =v/?

Frequency na urefu wa wimbi ni sifa zao muhimu; Tabia hizi hutofautisha baadhi ya mawimbi kutoka kwa wengine.

Mbali na mzunguko (au urefu wa mawimbi), mawimbi pia hutofautiana kwa urefu wa miamba (au kina cha mabwawa). Urefu wa wimbi hupimwa kutoka kwa kiwango cha usawa cha uso wa kupumzika wa maji. Inaitwa amplitude, au aina mbalimbali za vibrations.

Amplitude ya oscillations inahusiana na nishati inayobebwa na wimbi. Ukubwa wa amplitude ya wimbi la maji (hii pia inatumika kwa vibrations ya masharti, udongo, msingi, nk), nishati kubwa zaidi ambayo hupitishwa na mawimbi, na kubwa zaidi ni mraba (ikiwa amplitude ni mara mbili kubwa; basi nishati ni mara 4 zaidi, nk).

Sasa tunaweza kusema jinsi wimbi la bahari linatofautiana na uvimbe kwenye bwawa: urefu wa wimbi, mzunguko wa vibration na amplitude.

Na kujua ni idadi gani inayoonyesha kila wimbi, haitakuwa ngumu kuelewa asili ya mwingiliano wa mawimbi na kila mmoja.

Kutoka kwa kitabu The Newest Book of Facts. Juzuu ya 3 [Fizikia, kemia na teknolojia. Historia na akiolojia. Mbalimbali] mwandishi Kondrashov Anatoly Pavlovich

Kutoka kwa kitabu Historia ya Mishumaa mwandishi Faraday Michael

Kutoka kwa kitabu Nuclear Energy for Military Purposes mwandishi Smith Henry Dewolf

Kutoka kwa kitabu Drop mwandishi Geguzin Yakov Evseevich

Kutoka kwa kitabu Fizikia kwa kila hatua mwandishi Perelman Yakov Isidorovich

Kutoka kwa kitabu Movement. Joto mwandishi Kitaygorodsky Alexander Isaakovich

MHADHARA WA II Mshumaa. MWANGAZI WA MWENGE. HEWA ​​INAHITAJIKA ILI KUWAKO. UTENGENEZAJI WA MAJI Katika somo lililopita tuliangalia sifa za jumla na eneo la sehemu ya kioevu ya mshumaa, na pia jinsi kioevu hiki kinafika mahali mwako hutokea. Je, una hakika kwamba wakati mshumaa

Kutoka kwa kitabu Kwa wanafizikia wachanga [Majaribio na burudani] mwandishi Perelman Yakov Isidorovich

UWEKEZAJI WA KIWANJA CHA RUBABIA WA MAJI NZITO KWA KUTUMIA NJIA YA 9.36. Sura mbili zinazofuata zinaelezea njia tatu zinazotumiwa kwa mgawanyo wa kiviwanda wa isotopu za urani. Wao ni muhimu sana kwa Mradi kwa wakati huu. Mwanzoni mwa kazi

Kutoka kwa kitabu How to Understand the Complex Laws of Fizikia. Majaribio 100 rahisi na ya kufurahisha kwa watoto na wazazi wao mwandishi Dmitriev Alexander Stanislavovich

TONE LA KWANZA LA MAJI YEYUSHA

Kutoka kwa kitabu Asteroid-Comet Hazard: Yesterday, Today, Kesho mwandishi Shustov Boris Mikhailovich

Tayari unajua nje ya bluu kwamba hewa ambayo inatuzunguka pande zote inashinikiza kwa nguvu kubwa juu ya vitu vyote ambavyo hukutana navyo. Jaribio litakaloelezwa sasa litakuonyesha kwa uwazi zaidi kuwepo kwa shinikizo la angahewa. Liweke kwenye gorofa

Kutoka kwa kitabu Jicho na Jua mwandishi Vavilov Sergey Ivanovich

Mawimbi yanayotembea kando ya uso Manowari hazijui dhoruba za baharini. Wakati wa dhoruba kali zaidi, utulivu hutawala mita kadhaa chini ya usawa wa bahari. Mawimbi ya bahari ni mfano mmoja wa mwendo wa mawimbi unaofunika uso wa mwili tu.Wakati mwingine inaweza kuonekana hivyo

Kutoka kwa kitabu cha mwandishi

13. Kausha nje ya maji Sasa una hakika kwamba hewa inayotuzunguka pande zote inasisitiza kwa nguvu nyingi juu ya vitu vyote ambavyo hukutana navyo. Uzoefu ambao tunakaribia kuelezea utakuthibitishia kwa uwazi zaidi uwepo wa hii, kama wanafizikia wanasema, "anga.

Kutoka kwa kitabu cha mwandishi

10 Kwa nini bahari haigandi, au Kugandisha maji safi Kwa jaribio tutahitaji: mtungi wa plastiki, chumvi. Kila mtu anazungumza juu ya mazingira. Ni neno la mtindo. Kawaida wanamaanisha uchafuzi wa ulimwengu unaotuzunguka. Kwa kweli, chochote kinaweza kuchafuliwa.

Kutoka kwa kitabu cha mwandishi

17 Wimbi la kusimama, au Dhoruba kwenye glasi ya maji Kwa jaribio tutahitaji: bakuli kubwa la plastiki (unaweza kuchukua chupa pana ya plastiki na shingo iliyokatwa), mchanganyiko. Tangu tumeanza kuhusu kamba, hebu tufikirie juu ya sheria gani za fizikia zinaweza kusomwa kwa kutumia kamba. Vimiminika

Kutoka kwa kitabu cha mwandishi

8.3. Kutolewa kwa jeti za maji na tsunami zinazosababishwa na athari Bahari na bahari hufunika sehemu kubwa ya uso wa Dunia, kwa hivyo uwezekano wa asteroidi na kometi kugonga uso wa maji ni mkubwa kuliko ardhini. Mawimbi ndani ya maji katika eneo la karibu la athari. Mawimbi yanayosababishwa na meteoroids kuanguka

Kutoka kwa kitabu cha mwandishi

8.4. Vitu vinavyoweza kuathiriwa kwenye uso wa Dunia Kadiri ustaarabu wa binadamu unavyoendelea, vipengele vipya zaidi na zaidi vya hatari ya asteroid huonekana. Hivi sasa, mabwawa ya juu ya umeme wa maji, mimea kubwa ya kemikali, yenye nguvu

Aina inayofuata ya kuvutia ya wimbi, ambayo kila mtu ameona bila shaka na ambayo kawaida hutumiwa kama mfano wa mawimbi katika kozi za msingi, ni mawimbi juu ya uso wa maji. Hivi karibuni utaona kuwa ni vigumu kuja na mfano mbaya zaidi, kwa sababu hawafanani kabisa na sauti au mwanga; matatizo yote ambayo yanaweza kupatikana katika mawimbi yamekusanyika hapa. Wacha tuanze na mawimbi marefu kwenye maji ya kina. Ikiwa tutazingatia bahari kuwa na kina kirefu na usumbufu fulani kutokea juu ya uso wake, basi mawimbi yatatokea.Kwa ujumla, usumbufu wowote unawezekana, lakini mwendo wa sinusoidal na usumbufu mdogo sana hutoa mawimbi yanayofanana na mawimbi ya kawaida ya bahari ya laini kuelekea pwani. Maji, kwa kweli, kwa wastani yanabaki mahali, lakini mawimbi yenyewe yanasonga. Ni aina gani ya harakati hii - ya kupita au ya longitudinal? Haiwezi kuwa moja au nyingine: sio ya kupita au ya longitudinal. Ingawa katika kila mahali humps hubadilishana na depressions, haina inaweza kuwa harakati ya juu na chini kwa sababu tu ya sheria ya uhifadhi wa kiasi cha maji.Maji yanapaswa kwenda wapi kutoka kwa unyogovu?Baada ya yote, ni kivitendo incompressible.Kasi ya mawimbi ya compression, ambayo ni , sauti katika maji, ni mara nyingi zaidi: hatuwazingatii sasa Kwa hiyo, kwa ajili yetu sasa maji hayawezi kupunguzwa, hivyo wakati unyogovu unaunda, maji kutoka mahali hapa yanaweza tu kusonga upande.Hivi ndivyo inavyogeuka kweli: chembe za maji karibu na uso yatasonga takriban katika mduara. Siku moja, unapooka juu ya maji, umelala kwenye mduara, na shimoni laini kama hilo linakuja, angalia vitu vya jirani na utaona kuwa wanasonga kwenye miduara. Kwa hiyo picha inageuka kuwa zisizotarajiwa: hapa tunashughulika na mchanganyiko wa mawimbi ya longitudinal na transverse. Wakati kina kinaongezeka, miduara inakuwa ndogo hadi kwa kina cha kutosha hakuna chochote kilichobaki (Mchoro 51.9).

Ni ya kuvutia sana kuamua kasi ya mawimbi hayo. Lazima iwe mchanganyiko fulani wa wiani wa maji, kuongeza kasi ya mvuto, ambayo katika kesi hii ni nguvu ya kurejesha, na labda urefu na kina. Ikiwa tunazingatia kesi ya kina kisicho na kipimo, basi kasi haitategemea tena. Lakini fomula yoyote ya kasi ya awamu ya mawimbi tunayochukua, lazima iwe na idadi hii katika mchanganyiko ili kutoa mwelekeo sahihi. Baada ya kujaribu njia nyingi tofauti, tunapata mchanganyiko mmoja tu g na λ inaweza kutupa mwelekeo wa kasi, yaani √(gλ), ambayo haijumuishi msongamano hata kidogo. Kwa kweli, formula hii ya kasi ya awamu sio sahihi kabisa, na uchambuzi kamili wa mienendo, ambayo hatutaingia, inaonyesha kwamba kila kitu kitageuka sawa na yetu, isipokuwa. √(2 π), yaani

Inashangaza, mawimbi marefu husafiri haraka kuliko mafupi. Kwa hiyo wakati boti ya magari ikipita kwa umbali huunda mawimbi, baada ya muda fulani watafika ufukweni, lakini mwanzoni kutakuwa na splashes za nadra, kwani mawimbi marefu huja kwanza. Kisha mawimbi yanayoingia huwa mafupi na mafupi, kwa sababu kasi hushuka kama mzizi wa mraba wa urefu wa wimbi.

"Hii si kweli," mtu anaweza kupinga, "baada ya yote, ili kutoa taarifa kama hiyo, ni lazima tuangalie kikundi kasi". Hiyo ni kweli, bila shaka. Fomula ya kasi ya awamu haituambii kinachokuja kwanza; Kasi ya kikundi pekee ndiyo inaweza kutuambia hili. Kwa hivyo tunapaswa kupata kasi ya kikundi na tunaweza kuonyesha kuwa ni sawa na nusu ya kasi ya awamu. Ili kufanya hivyo, unahitaji tu kukumbuka kuwa kasi ya awamu hufanya kama mzizi wa mraba wa urefu wa wimbi. Kasi ya kikundi hufanya kwa njia sawa, yaani, kama mizizi ya mraba ya urefu wa wimbi. Lakini je, kasi ya kikundi inawezaje kuwa nusu ya kasi ya awamu? Angalia kundi la mawimbi yanayosababishwa na mashua inayopita na kufuata mwamba fulani. Utapata kwamba anakimbia na kundi, lakini hatua kwa hatua inakuwa ndogo na ndogo, na anapofika mstari wa mbele, hufa kabisa. Lakini kwa njia ya ajabu na isiyoeleweka, wimbi dhaifu huinuka kuchukua nafasi yake kutoka mbele ya nyuma na inakuwa yenye nguvu na yenye nguvu. Kwa kifupi, mawimbi yanasonga kwenye kundi, huku kundi lenyewe likisogea polepole zaidi ya mawimbi haya mara mbili.

Kwa kuwa kasi ya kikundi na awamu si sawa kwa kila mmoja, mawimbi yanayosababishwa na kitu cha kusonga haitakuwa tena tu conical, lakini ngumu zaidi na ya kuvutia. Unaweza kuona hii kwenye FIG. 51.10, ambayo inaonyesha mawimbi yanayosababishwa na mashua inayotembea majini. Kumbuka kuwa hazifanani kabisa na kile tulichopata kwa sauti (ambapo kasi haitegemei urefu wa wimbi), ambapo sehemu ya mbele ya wimbi ilikuwa koni inayoenea kando. Badala yake, tulipata mawimbi nyuma ya kitu kinachotembea, mbele ambayo ni perpendicular kwa harakati zake, na pia mawimbi madogo yanayotembea kwenye pembe nyingine kutoka kwa pande. Picha hii yote ya mwendo wa wimbi kwa ujumla inaweza kuundwa upya kwa uzuri sana, ikijua tu kwamba kasi ya awamu inalingana na mzizi wa mraba wa urefu wa wimbi. Hila ni kwamba muundo wa wimbi ni stationary jamaa na mashua (kusonga kwa kasi ya mara kwa mara); aina zingine zote za mawimbi zitabaki nyuma yake.

Kufikia sasa tumezingatia mawimbi marefu ambayo nguvu ya kurejesha ilikuwa mvuto. Lakini wakati mawimbi yanakuwa mafupi sana, nguvu kuu ya kurejesha ni kivutio cha capillary, yaani, nishati ya mvutano wa uso. Kwa mawimbi ya mvutano wa uso, kasi ya awamu ni sawa na

Wapi T ni mvutano wa uso, na ρ ni msongamano. Hapa kila kitu ni kwa njia nyingine kote: mfupi urefu wa wavelength, the kubwa zaidi inageuka kuwa kasi ya awamu. Ikiwa mvuto na nguvu ya kapilari hutenda, kama kawaida, basi tunapata mchanganyiko

Wapi k= 2 π/λ - nambari ya wimbi. Kama unaweza kuona, kasi ya mawimbi juu ya maji ni jambo kubwa sana. changamano. Katika mtini. Mchoro 51.11 unaonyesha kasi ya awamu kama kipengele cha urefu wa mawimbi. Ni kubwa kwa mawimbi mafupi sana, makubwa kwa mawimbi marefu sana, lakini kati yao kuna kasi fulani ya uenezi. Kulingana na formula hii, kasi ya kikundi inaweza pia kuhesabiwa: inageuka kuwa sawa na 3/2 kasi ya awamu ya ripples na. 1 / 2 kasi ya awamu kwa mawimbi ya mvuto. Kwa upande wa kushoto wa kiwango cha chini kasi ya kikundi ni kubwa kuliko kasi ya awamu, na kulia kasi ya kikundi ni ndogo. Matukio kadhaa ya kuvutia yanahusishwa na ukweli huu. Kwa kuwa kasi ya kikundi huongezeka haraka na kupungua kwa urefu wa wimbi, basi ikiwa tunaunda aina fulani ya usumbufu, mawimbi ya urefu unaofanana yatatokea, ambayo husafiri kwa kasi ya chini, na mawimbi mafupi na marefu sana yatapita mbele yao kwa kasi ya juu. Katika mwili wowote wa maji unaweza kuona kwa urahisi mawimbi mafupi sana, lakini mawimbi ya muda mrefu ni vigumu zaidi kuchunguza.

Kwa hivyo, tumeona kwamba mawimbi ambayo hutumiwa mara nyingi kuelezea mawimbi rahisi ni ngumu zaidi na ya kuvutia: hayana mawimbi makali ya mbele, kama ilivyo kwa mawimbi rahisi kama sauti au mwanga. Wimbi kuu ambalo hukimbilia mbele lina viwimbi vidogo. Shukrani kwa utawanyiko, usumbufu mkali wa uso wa maji hauongoi wimbi kali. Mawimbi madogo sana bado huja kwanza. Kwa hali yoyote, wakati kitu kinakwenda kwa maji kwa kasi fulani, picha ngumu sana hutokea, kwa kuwa mawimbi tofauti husafiri kwa kasi tofauti. Kuchukua njia ya maji, unaweza kuonyesha kwa urahisi kwamba mawimbi madogo ya capillary yatakuwa ya haraka zaidi, ikifuatiwa na kubwa zaidi. Kwa kuongezea, kwa kugeuza kupitia nyimbo, unaweza kuona kwamba mahali ambapo kina ni kidogo, kasi ni kidogo. Ikiwa wimbi linakwenda kwa pembe fulani hadi kwenye mstari wa mwelekeo wa juu, basi inageuka kuelekea mstari huu. Kwa njia hii, unaweza kuonyesha vitu vingi tofauti na kufikia hitimisho kwamba mawimbi ndani ya maji ni jambo ngumu zaidi kuliko mawimbi angani.

Kasi ya mawimbi ya muda mrefu na harakati ya mzunguko wa maji hupungua katika maeneo yenye kina kirefu na huongezeka katika maeneo ya kina. Kwa hivyo, wakati wimbi linakwenda kwenye pwani, ambapo kina kina kina kirefu, hupungua. Lakini mahali ambapo maji ni zaidi, wimbi linakwenda kwa kasi, hivyo tena tunakabiliwa na utaratibu wa wimbi la mshtuko. Hata hivyo, wakati huu, kwa kuwa wimbi si rahisi sana, mbele yake ya mshtuko imepotoshwa zaidi: wimbi "huinama" kwa njia inayojulikana zaidi kwetu (Mchoro 51.12). Hivi ndivyo tunavyoona wakati wimbi linapiga ufuo: linaonyesha shida zote za asili. Hakuna mtu ambaye bado ameweza kuhesabu umbo la wimbi wakati linapokatika. Hii ni rahisi sana kufanya wakati mawimbi ni ndogo, lakini yanapokuwa makubwa inakuwa ngumu sana.

Mali ya kuvutia ya mawimbi ya capillary yanaweza kuzingatiwa wakati uso unafadhaika na kitu cha kusonga. Kwa mtazamo wa kitu chenyewe, maji yanapita nyuma yake, na mawimbi yanayoishia kukaa nayo daima yatakuwa mawimbi ambayo yana kasi sahihi ya kukaa juu ya maji na kitu. Vivyo hivyo, ukiweka kitu kwenye mkondo unaosogea juu yake, muundo wa mawimbi hautasimama na urefu sahihi wa mawimbi kusonga kwa kasi sawa na maji. Lakini ikiwa kasi ya kikundi ni chini ya kasi ya awamu, basi usumbufu huenda pamoja na mtiririko nyuma, kwa sababu kasi ya kikundi haitoshi kupata mtiririko. Ikiwa kasi ya kikundi ni kubwa kuliko kasi ya awamu, basi muundo wa wimbi utaonekana mbele ya kitu. Ukifuatilia kwa karibu kitu kinachoelea kwenye mkondo, utaona viwimbi vidogo mbele yake, na mawimbi marefu nyuma yake.

Matukio mengine ya kuvutia ya aina hii yanaweza kuzingatiwa katika kioevu kinachotiririka. Ikiwa, kwa mfano, unamwaga haraka maziwa kutoka kwenye chupa, utaona jinsi mkondo wa maziwa unavyoingiliwa na mistari mingi ya kuingiliana. Hizi ni mawimbi yanayosababishwa na usumbufu kwenye kando ya chupa; yanafanana sana na mawimbi yanayosababishwa na kitu kinachoelea kwenye mkondo. Lakini sasa athari hii hutokea kwa pande zote mbili, hivyo kupata picha ya mistari intersecting.

Kwa hiyo, tumefahamiana na baadhi ya mali ya kuvutia ya mawimbi, na matatizo mbalimbali kulingana na kasi ya awamu na urefu wa wimbi, pamoja na utegemezi wa kasi ya wimbi kwa kina, nk; yote haya husababisha magumu sana na kwa hiyo matukio ya asili ya kuvutia.