Undele elastice

8.4. EFECTE ALE COMPOZIȚIEI UNELOR. UNDE ELASTICE STABILE

Dacă mai multe valuri se propagă simultan în mediu, vibrațiile particulelor mediului se dovedesc a fi suma geometrică a oscilațiilor pe care particulele le-ar face atunci când fiecare val va fi propagat separat. În consecință, undele sunt superimpuse una peste alta, fără a se deranja între ele. Această afirmație se numește principiul suprapunerii valurilor. Principiul superpoziției afirmă că mișcarea cauzată de propagarea mai multor valuri deodată este din nou un proces de undă. Un astfel de proces, de exemplu, este sunetul unei orchestre. Aceasta provine din excitarea simultană a undelor sonore de aer prin instrumente muzicale individuale. Este remarcabil faptul că atunci când valurile sunt suprapuse, pot apărea fenomene speciale. Acestea se numesc efecte adiționale sau, cum se spune, superpoziții de valuri. Printre aceste efecte, cele mai importante sunt interferențele și difracția.







Interferența este un fenomen al redistribuirii în timp a energiei vibrationale în spațiu, ca rezultat al oscilărilor amplificate în unele locuri, în timp ce în altele acestea sunt slăbite. Acest fenomen apare atunci când undele sunt combinate cu o diferență de fază variabilă în timp, așa-numitele valuri coerente. Interferența unui număr mare de valuri se numește difracție. Nu există nici o diferență fundamentală între interferență și difracție. Natura acestor fenomene este una și aceeași. Ne limităm la a discuta doar un singur efect de interferență foarte important, care constă în formarea de valuri în picioare.







O condiție necesară pentru formarea undelor în picioare este prezența unor limite care reflectă incidentele de pe ele. Valurile permanente se formează ca urmare a adăugării de valuri incidente și reflectate. Aceste fenomene se găsesc destul de des. Deci, fiecare ton al sunetului oricărui instrument muzical este excitat de un val în picioare. Acest val este format fie într-un șir (instrumente de șir), fie într-o coloană de aer (instrumente de suflat). Limitele reflexive în aceste cazuri sunt punctele de fixare a șirului și a suprafeței cavităților interioare ale instrumentelor eoliene.

Fiecare val în picioare are următoarele proprietăți. Întreaga regiune a spațiului în care este excitat undele poate fi spartă în celule astfel încât oscilațiile să fie complet absente la limitele celulei. Punctele aflate pe aceste limite sunt numite noduri ale unui val în picioare. Fazele de oscilație la punctele interne ale fiecărei celule sunt aceleași. Oscilațiile în celulele vecine se fac una față de cealaltă, adică în antifază. Într-o celulă, amplitudinea oscilației se schimbă în spațiu și la un moment dat atinge valoarea maximă. Punctele în care se observă acest lucru se numesc antinodele valului stator. În cele din urmă, proprietatea caracteristică a undelor în picioare este discreența spectrului frecvențelor lor. Într-un val în picioare, oscilațiile pot să apară numai la frecvențe strict definite, iar tranziția de la unul la altul are loc brusc.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: