UNDE MECANICE

1. UNDEMECANICE

2. Fenomenul de propagare, din aproape în aproape, a unui fenomen variabil în timp se numeşte undă. Dacă în mediul material perturbat se manifestă numai forţe elastice, unda este o undă elastică. Unda transportă energie prin spaţiu, transportul de energie realizat de undă are loc fără transport de substanţă. Se numesc puncte de fază egală punctele din mediul de propagare a undei care oscilează în fază (au permanent vectorii de oscilaţie egali în mărime şi cu aceeaşi tendinţă de variaţie – creştere sau scădere). Distanţa dintre două puncte de fază egală vecine, succesive pe direcţia de propagare, se numeşte lungime de undă (λ).

3. Se numesc suprafeţe de undă sau suprafeţe de fază egală suprafeţele închise, în jurul centrului de oscilaţie, pe care se dispun punctele de fază egală. Suprafaţa de undă situată, la un moment dat, la cea mai mare depărtare de sursa de oscilaţie este numită front de undă. Clasificare după forma suprafeţei de undă Unde sferice suprafeţele de undă sunt sfere concentrice Unde plane Suprafeţele de undă sunt plane

4. Viteza de fază este viteza de propagare a frontului de undă, adică a fazei. v = λ / T λ este lungimea de undă T este perioada de oscilaţie a punctelor materiale din mediul în care se propagă unda Clasificarea undelor după direcţia de oscilaţie a particulelor mediului Unde transversale Unde longitudinale

5. Unde transversale • Se numeşte undă transversală acea undă la care direcţia de oscilaţie a particulelor din mediu este perpendiculară pe direcţia de propagare a undei. • Viteza de propagare a unei unde transversale într-o coardă este dată de relaţia: v = [ T/μ ]½ T= tensiunea la care este solicitată coarda μ = m/L este masa unităţii de lungime a corzii.

6. UNDE LONGITUDINALE • Se numeşte undă longitudinală acea undă la care direcţia de oscilaţie a particulelor din mediu este paralelă cu direcţia de propagare a undei. • Viteza de propagare a unei unde longitudinale este dată de relaţia: v = [ E/ρ ] ½ E = modulul de elasticitate longitudinal (modulul lui Young) ρ = densitatea mediului de propagare a undei

7. REPREZENTĂRI GRAFICE • Legea de mişcare a oscilatorului liniar armonic: y = A sin (ω t + φ) , φ = 0

8. EXEMPLE DE UNDE MECANICE

9. 1. UNDE SONORE • Sunetele sunt vibraţii mecanice care se propagă în medii continuu deformabile sub formă de unde longitudinale şi provoacă senzaţii sonore urechii umane • Sunetele produse de o sursă sonoră se propagă prin unde longitudinale în medii elastice (continuu deformabile) şi ajung la urechea noastră. • Viteza undelor sonore (între anumite limite) depinde de proprietăţile mediului, de tipul undei şi de temperatură. • Proprietăţile sunetelor (depind de sursă şi de receptor): a) înălţime; b) intensitate (tărie); c) timbrul • La distanţă mare de sursa sonora, undele sferice pot fi considerate unde plane (cel mai frecvent tip întâlnit in fluide). Receptorul de unde sonore recepţionează undele ce se propagă pe o anumită direcţie, ecuaţia devenind unidimensională: e = A sin (ωt – φ). • În cazul în care două surse sonore (ex. diapazon) emit unde cu frecvenţe foarte apropiate nu se mai percep două sunete distincte ci un singur sunet cu intensitate variabilă oscilatorie. Acest fenomen poartă denumirea de bătăi şi se poate explica prin suprapunerea celor două unde. • Primele două diagrame arată dependenţa de timp ale elongaţiilor (y1 respectiv y2) a două unde de aceeaşi amplitudine. Elongaţia y a undei rezultante la un moment de timp rezultă din adunarea elongaţiilor individuale (y = y1 + y2). Din diagrama de jos rezultă cum depinde această elongaţie  y de timp t. Variaţiile periodice ale intensităţii sonore observate rezultă din oscilaţiile amplitudinii oscilaţiei rezultante.

10. 2. UNDE SEISMICE • Când are loc o fisură sau deplasare bruscă în scoarţa pământului, energia radiază în exterior sub forma unor unde seismice. • În fiecare cutremur, există mai multe tipuri de unde seismice.

12. Undele primare, denumite şi unde P sau unde de comprimare, se propagă cu o viteză de aproximativ 1 până la 5 mile pe secundă (1.6 până la 8 kilometri/secundă), depinzând de materialul prin care se deplasează. Această viteză este mai mare decât cea a altor unde, astfel încât undele P ajung înaintea celorlalte la o anumită suprafaţă. Ele se pot deplasa prin substanţe solide, lichide şi gazoase, şi astfel vor pătrunde prin scoarţa pământului. Atunci când se deplasează prin rocă, undele pun în mişcare particule minuscule de rocă, înainte şi înapoi, îndepărtându-le şi apropiindu-le, pe direcţia pe care circulă unda. Aceste unde ajung de obicei la suprafaţă sub forma unei bufnituri bruşte. Undele secundare, denumite şi unde S sau unde de tăiere, ajung la suprafaţă puţin în urma undelor P. În timp ce aceste unde sunt în mişcare, ele deplasează în afară particule de rocă, împingându-le perpendicular cu calea undelor. Astfel rezultă prima perioadă de ondulare asociată cutremurelor. Spre deosebire de undele P, undele S nu se deplasează direct prin pământ. Ele circulă doar prin materiale solide, astfel încât sunt oprite de stratul lichid din interiorul pământului.