Suya daş atmaqla mexaniki dalğaların nə olduğunu təsəvvür edə bilərsiniz. Üzərində görünən və bir-birini əvəz edən çökəkliklər və silsilələr olan dairələr mexaniki dalğalara nümunədir. Onların mahiyyəti nədir? Mexanik dalğalar elastik mühitdə vibrasiyanın yayılması prosesidir.
Maye səthlərdə dalğalar
Belə mexaniki dalğalar molekullararası qüvvələrin və cazibə qüvvəsinin mayenin hissəciklərinə təsiri nəticəsində mövcuddur. İnsanlar bu fenomeni uzun müddətdir öyrənirlər. Ən diqqət çəkənləri okean və dəniz dalğalarıdır. Küləyin sürəti artdıqca onlar dəyişir və hündürlüyü artır. Dalğaların forması da daha mürəkkəbləşir. Okeanda onlar qorxulu ölçülərə çata bilirlər. Gücün ən bariz nümunələrindən biri qarşısındakı hər şeyi süpürüb aparan sunamidir.
Dəniz və okean dalğalarının enerjisi
Sahilə çatdıqda dərinliyin kəskin dəyişməsi ilə dəniz dalğaları artır. Bəzən bir neçə metr hündürlüyə çatırlar. Belə anlarda nəhəng su kütləsinin kinetik enerjisi onun təsiri altında tez məhv olan sahil maneələrinə ötürülür. Sörfün gücü bəzən möhtəşəm dəyərlərə çatır.
Elastik dalğalar
Mexanikada təkcə mayenin səthindəki titrəyişlər deyil, həm də elastik dalğalar deyilənlər də öyrənilir. Bunlar müxtəlif mühitlərdə elastik qüvvələrin təsiri altında yayılan təlaşlardır. Belə bir pozğunluq, müəyyən bir mühitin hissəciklərinin tarazlıq vəziyyətindən hər hansı bir sapmasıdır. Elastik dalğaların yaxşı nümunəsi, bir ucunda bir şeyə bərkidilmiş uzun bir ip və ya rezin borudur. Onu bərk-bərk dartsanız və sonra yana kəskin hərəkətlə ikinci (sabitlənməmiş) ucunda narahatlıq yaratsanız, onun ipin bütün uzunluğu boyunca dayağa qədər necə “qaçdığını” və geri əks olunduğunu görə bilərsiniz.
Mexanik dalğaların mənbəyi
İlkin təlaş mühitdə dalğanın yaranmasına gətirib çıxarır. Fizikada dalğanın mənbəyi adlanan bəzi yad cismin hərəkətindən yaranır. Bu, ipi yelləyən adamın əli və ya suya atılan çınqıl daşı ola bilər. Mənbənin hərəkəti qısa müddətli olduqda, mühitdə tək dalğa tez-tez görünür. "Narahatedici" uzun salınımlı hərəkətlər etdikdə dalğalar bir-birinin ardınca görünməyə başlayır.
Mexanik dalğaların meydana gəlməsi şərtləri
Bu cür rəqs həmişə əmələ gəlmir. Onların meydana gəlməsi üçün zəruri şərt onun qarşısını alan qüvvələrin, xüsusən də elastikliyin pozulma anında meydana gəlməsidir. Onlar bir-birindən uzaqlaşdıqda qonşu hissəcikləri bir-birinə yaxınlaşdırmağa, bir-birinə yaxınlaşdıqda isə onları bir-birindən uzaqlaşdırmağa meyllidirlər. Uzaqda hərəkət edən elastik qüvvələrhissəciyin təlaş mənbəyi, onları tarazlıqdan çıxarmağa başlayır. Zamanla mühitin bütün hissəcikləri bir salınım hərəkətində iştirak edir. Belə salınımların yayılması dalğadır.
Elastik mühitdə mexaniki dalğalar
Elastik dalğada eyni vaxtda 2 növ hərəkət var: hissəciklərin salınımları və pozğunluğun yayılması. Uzunlamasına dalğa, hissəcikləri yayılma istiqaməti boyunca salınan mexaniki dalğadır. Eninə dalğa, orta hissəcikləri yayılma istiqamətində salınan dalğadır.
Mexanik dalğaların xassələri
Boyuna dalğada pozulmalar seyrəkləşmə və sıxılma, eninə dalğada isə mühitin bəzi təbəqələrinin digərlərinə nisbətən yerdəyişmələri (yer dəyişdirmələri) olur. Sıxılma deformasiyası elastik qüvvələrin görünüşü ilə müşayiət olunur. Bu halda, kəsmə deformasiyası yalnız bərk cisimlərdə elastik qüvvələrin görünüşü ilə əlaqələndirilir. Qaz və maye mühitlərdə bu mühitlərin təbəqələrinin yerdəyişməsi qeyd olunan qüvvənin görünüşü ilə müşayiət olunmur. Öz xüsusiyyətlərinə görə uzununa dalğalar istənilən mühitdə yayıla bilər, eninə dalğalar isə yalnız bərk cisimlərdə yayıla bilər.
Mayelərin səthində dalğaların xüsusiyyətləri
Mayenin səthindəki dalğalar nə uzununa, nə də eninə deyil. Onlar daha mürəkkəb, sözdə uzununa-eninə xarakterə malikdirlər. Bu zaman maye hissəcikləri dairəvi və ya uzunsov ellipslər boyunca hərəkət edir. Mayenin səthindəki hissəciklərin dairəvi hərəkətləri və xüsusilə böyük rəqslər zamanı onların yavaş, lakin davamlı hərəkətləri ilə müşayiət olunur.dalğanın yayılması istiqamətində hərəkət edir. Sahildə müxtəlif dəniz məhsullarının görünməsinə səbəb olan sudakı mexaniki dalğaların bu xüsusiyyətləridir.
Mexanik dalğa tezliyi
Elastik mühitdə (maye, bərk, qaz halında) onun hissəciklərinin titrəməsi həyəcanlanırsa, o zaman aralarındakı qarşılıqlı təsir hesabına u sürətlə yayılacaq. Beləliklə, salınan cisim qaz və ya maye mühitdədirsə, onun hərəkəti ona bitişik olan bütün hissəciklərə ötürülməyə başlayacaq. Sonrakıları prosesə cəlb edəcəklər və s. Bu vəziyyətdə, mühitin tamamilə bütün nöqtələri salınan cismin tezliyinə bərabər eyni tezlikdə salınmağa başlayacaq. Bu dalğanın tezliyidir. Başqa sözlə, bu dəyər dalğanın yayıldığı mühitdəki nöqtələrin rəqs tezliyi kimi xarakterizə edilə bilər.
Bu prosesin necə baş verdiyi dərhal aydın olmaya bilər. Mexaniki dalğalar salınan hərəkət enerjisinin onun mənbəyindən mühitin periferiyasına ötürülməsi ilə bağlıdır. Nəticədə dalğanın bir nöqtədən digərinə daşıdığı dövri deformasiyalar yaranır. Bu zaman mühitin hissəcikləri özləri dalğa ilə birlikdə hərəkət etmirlər. Onlar tarazlıq vəziyyətinə yaxın yellənirlər. Məhz buna görə də mexaniki dalğanın yayılması maddənin bir yerdən başqa yerə köçürülməsi ilə müşayiət olunmur. Mexanik dalğalar müxtəlif tezliklərə malikdir. Buna görə də onlar diapazonlara bölünərək xüsusi miqyas yaratdılar. Tezlik herts (Hz) ilə ölçülür.
Əsas Düsturlar
Hesablama düsturları olduqca sadə olan mexaniki dalğalar öyrənmək üçün maraqlı obyektdir. Dalğa sürəti (υ) onun ön hərəkətinin sürətidir (mühitin salınmasının hazırda çatdığı bütün nöqtələrin yeri):
υ=√G/ ρ, burada ρ mühitin sıxlığı, G elastiklik moduludur.
Hesablama zamanı mühitdəki mexaniki dalğanın sürətini dalğa prosesində iştirak edən mühitin hissəciklərinin hərəkət sürəti ilə qarışdırmayın. Beləliklə, məsələn, havadakı səs dalğası molekullarının orta titrəmə sürəti 10 m/s ilə yayılır, səs dalğasının isə normal şəraitdə sürəti 330 m/s-dir.
Dalğa cəbhəsi bir çox formada olur, onlardan ən sadələri:
• Sferik - qaz və ya maye mühitdə dalğalanmalar nəticəsində yaranır. Bu halda dalğanın amplitudası mənbədən uzaqlaşdıqca məsafənin kvadratına tərs mütənasib olaraq azalır.
• Düz - dalğanın yayılma istiqamətinə perpendikulyar olan müstəvidir. Bu, məsələn, qapalı bir piston silindrində salındıqda baş verir. Bir təyyarə dalğası demək olar ki, sabit bir amplituda ilə xarakterizə olunur. Narahatlıq mənbəyindən uzaqlaşdıqca onun bir qədər azalması qaz və ya maye mühitin özlülük dərəcəsi ilə əlaqələndirilir.
Dalğaboyu
Dalğa uzunluğunun altında onun ön hissəsinin həmin vaxt ərzində hərəkət edəcəyi məsafə başa düşülür.mühitin hissəciklərinin salınma dövrünə bərabərdir:
λ=υT=υ/v=2πυ/ ω, burada T - salınım dövrü, υ dalğa sürəti, ω siklik tezlik, ν orta nöqtələrin rəqs tezliyidir.
Mexanik dalğanın yayılma sürəti tamamilə mühitin xüsusiyyətlərindən asılı olduğundan, bir mühitdən digərinə keçid zamanı onun uzunluğu λ dəyişir. Bu halda ν salınım tezliyi həmişə eyni qalır. Mexaniki və elektromaqnit dalğaları ona görə oxşardır ki, onlar yayıldıqda enerji ötürülür, lakin heç bir maddə ötürülmür.
