Наука и техника с Риной. Продольные и поперечные волны

Видеоиллюстрация к калькулятору длины звуковых волн.

В этом видео мы с Риной попробуем моделировать продольные и поперечные волны с помощью пружины Слинки.

Звук передается в различных средах в форме различных волн. В газах и жидкостях он передается в форме продольных волн. Если же звук распространяется в твердых телах, он может передаваться как в форме продольных, так и в форме поперечных волн.

Для лучшего понимания обоих типов волн удобно воспользоваться механическим аналогом, которым послужит пружина Слинки. Эта пружина представляет собой модель среды (жидкости или газа). Если ее растянуть, а затем сжимать, а затем отпускать один конец, сжатие в форме волны перемещается вперед, передавая таким образом энергию с одного конца пружины в другой.

Если звук распространяется в жидкости или газе, он идет от источника в форме периодических сжатий и разрежений газа или жидкости, которые перемещаются от источника звука. Мы можем сравнить витки пружины с молекулами воздуха или воды, которые сталкиваются друг с другом.

Поскольку направление движения этих сжатий и разрежений параллельно направлению движения самой волны, такие волны называются продольными.

Если начать двигать один конец пружины перпендикулярно ее оси, то создается поперечная волна. Она называется поперечной, потому что движение витков пружины перпендикулярно направлению движения волны по пружине. В такой волне энергия передается вдоль пружины, а ее витки движутся в направлении, перпендикулярном передаче энергии.

Пружина позволяет также наблюдать волны вертикальной, горизонтальной и круговой поляризации.

Отметим, что в нашем эксперименте пружина представляет собой среду, в которой распространяется волна, и эта среда не движется вместе с волной. Она только колеблется. Это поведение волны легко наблюдать в твердом теле, однако это справедливо также для воздуха, воды и вообще любой жидкости или газа. То есть, колебания переносятся молекулами жидкости или газа, в то время как среднее положение молекул среды не изменяется с течением времени. Это справедливо для любых типов волн.

Music from YouTube Free Audio Library

“Les Toreadors” from Carmen by Georges Bizet
Ersatz Bossa by John Deley and the 41 Player

Видео Наука и техника с Риной. Продольные и поперечные волны канала TranslatorsCafe.com