Ալիքները մեզ շրջապատում են ամենուր, քանի որ մենք ապրում ենք շարժման և ձայնի աշխարհում: Ո՞րն է ալիքային պրոցեսի բնույթը, ո՞րն է ալիքային պրոցեսների տեսության էությունը։ Եկեք նայենք դրան փորձերի օրինակով:
Ալիքների հայեցակարգը ֆիզիկայում
Բազմաթիվ գործընթացների համար ընդհանուր հասկացությունը ձայնի առկայությունն է: Ըստ սահմանման, ձայնը արագ տատանողական շարժումների արդյունք է, որոնք ստեղծվում են օդի կամ այլ միջավայրի միջոցով, որը ընկալվում է մեր լսողական օրգանների կողմից: Իմանալով այս սահմանումը, մենք կարող ենք շարունակել դիտարկել «ալիքային գործընթաց» հասկացությունը: Կան մի շարք փորձեր, որոնք թույլ են տալիս տեսողականորեն դիտարկել այս երևույթը։
Ֆիզիկայի մեջ ուսումնասիրված ալիքային գործընթացները կարելի է դիտարկել ռադիոալիքների, ձայնային ալիքների, սեղմման ալիքների տեսքով ձայնալարերի օգտագործման ժամանակ։ Նրանք տարածվում են օդով։
Հայեցակարգը տեսողականորեն սահմանելու համար քար գցեք ջրափոսի մեջ և բնութագրեք էֆեկտների տարածումը: Սա գրավիտացիոն ալիքի օրինակ է։ Այն առաջանում է հեղուկի բարձրացման և անկման պատճառով։
Ակուստիկա
Մի ամբողջ բաժին, որը կոչվում է «Ակուստիկա», նվիրված է ֆիզիկայում ձայնի հատկությունների ուսումնասիրությանը։ Տեսնենք, թե ինչն է այն բնութագրում։ եկեք կենտրոնանանք իրերի վրա ևգործընթացներ, որոնցում ամեն ինչ դեռ պարզ չէ, խնդիրների շուրջ, որոնք դեռ լուծման են սպասում։
Ակուստիկան, ինչպես ֆիզիկայի մյուս ճյուղերը, դեռ շատ չբացահայտված առեղծվածներ ունի: Դրանք դեռ պետք է բացվեն։ Դիտարկենք ալիքային գործընթացը ակուստիկայի մեջ։
Ձայն
Այս հասկացությունը կապված է տատանողական շարժումների առկայության հետ, որոնք առաջանում են միջավայրի մասնիկների կողմից։ Ձայնը տատանողական գործընթացների շարք է, որը կապված է ալիքների առաջացման հետ: Սեղմման և հազվադեպացման միջավայրում ձևավորման գործընթացում առաջանում է ալիքային պրոցես։
Ալիքի երկարության ցուցիչները կախված են միջավայրի բնույթից, որտեղ տեղի են ունենում տատանողական պրոցեսներ: Բնության մեջ տեղի ունեցող գրեթե բոլոր երևույթները կապված են շրջակա միջավայրում տարածվող ձայնային թրթռումների և ձայնային ալիքների առկայության հետ։
Բնության մեջ ալիքային պրոցեսի որոշման օրինակներ
Այս շարժումները կարող են տեղեկացնել ալիքային պրոցեսի ֆենոմենի մասին։ Բարձր հաճախականությամբ ձայնային ալիքները կարող են անցնել հազարավոր կիլոմետրեր, օրինակ՝ հրաբուխի ժայթքման ժամանակ։
Երբ երկրաշարժ է տեղի ունենում, տեղի են ունենում ուժեղ ակուստիկ և գեոակուստիկ թրթռումներ, որոնք կարող են գրանցվել հատուկ ձայնային ընդունիչներով:
Ստորջրյա երկրաշարժի ժամանակ տեղի է ունենում հետաքրքիր և սարսափելի մի երևույթ՝ ցունամի, որը հսկայական ալիք է, որն առաջացել է տարրերի հզոր ստորգետնյա կամ ստորջրյա դրսևորման ժամանակ։
Ակուստիկայի շնորհիվ կարող եք տեղեկություններ ստանալ, որ ցունամի է մոտենում։ Այս երեւույթներից շատերը հայտնի են վաղուց։ Բայց մինչ այժմ ֆիզիկայի որոշ հասկացություններպահանջում է մանրակրկիտ ուսումնասիրություն. Հետևաբար, դեռևս չբացահայտված առեղծվածների ուսումնասիրության համար օգնության են հասնում ձայնային ալիքները։
Տեկտոնիկայի տեսություն
18-րդ դարում ծնվեց «աղետի վարկածը»։ Այն ժամանակ «տարր» և «օրինաչափություն» հասկացությունները միմյանց հետ չէին կապվում։ Հետո նրանք հայտնաբերեցին, որ օվկիանոսի հատակի տարիքը շատ ավելի երիտասարդ է, քան ցամաքը, և այս մակերեսը մշտապես թարմացվում է։
Հենց այս ժամանակ, երկրին նոր հայացքի շնորհիվ, այդ խելահեղ վարկածը վերածվեց «Լիտոսֆերային թիթեղների տեկտոնիկայի» տեսության, որն ասում է, որ երկրագնդի թիկնոցը շարժվում է, իսկ երկնակամարը լողում է: Նման գործընթացը նման է հավերժական սառույցի շարժմանը։
Նկարագրված գործընթացը հասկանալու համար կարևոր է ձերբազատվել կարծրատիպերից և սովորական հայացքներից, գիտակցել գոյության այլ տեսակներ։
Գիտության հետագա առաջընթաց
Երկրի վրա երկրաբանական կյանքն ունի իր ժամանակն ու նյութի վիճակը: Գիտությանը հաջողվել է վերստեղծել նմանությունը: Օվկիանոսի հատակն անընդհատ շարժվում է՝ առաջացնելով ճեղքեր և գագաթների ձևավորում, քանի որ նոր նյութը երկրի խորքից բարձրանում է մակերես և աստիճանաբար սառչում։
Այս պահին ցամաքում տեղի են ունենում պրոցեսներ, երբ լիթոսֆերայի վիթխարի թիթեղները լողում են երկրագնդի թիկնոցի մակերևույթի վրա՝ երկրի վերին քարե պատյանը, որը կրում է մայրցամաքներն ու ծովի հատակը::
Նման ափսեների թիվը մոտ տաս է։ Թաղանթն անհանգիստ է, ուստի լիթոսֆերային թիթեղները սկսում են շարժվել։ Լաբորատոր պայմաններում այս գործընթացը նրբագեղ փորձառության տեսք ունի։
Բնության մեջ այն սպառնում է երկրաբանական աղետի- երկրաշարժ. Լիթոսֆերային թիթեղների շարժման պատճառը գլոբալ կոնվեկցիոն գործընթացներն են, որոնք տեղի են ունենում երկրի խորքերում։ Թրմփոցի արդյունքը կլինի ցունամի։
Ճապոնիա
Երկրագնդի այլ սեյսմիկ վտանգավոր տարածքների թվում առանձնահատուկ տեղ է գրավում Ճապոնիան, կղզիների այս շղթան կոչվում է «հրդեհային գոտի»:
Ուշադիր հետևելով երկրային երկնակամարի շունչին՝ կարելի է կանխատեսել մոտալուտ աղետը։ Տատանողական պրոցեսները ուսումնասիրելու համար երկրի հաստության մեջ ներդրվել է գերխոր հորատման սարք։ Այն թափանցել է 12 կմ խորություն և թույլ է տվել գիտնականներին եզրակացություններ անել երկրի ներսում որոշակի ապարների առկայության մասին։
Էլեկտրամագնիսական ալիքի արագությունը ուսումնասիրվում է 9-րդ դասարանի ֆիզիկայի դասերին։ Ցույց տալ փորձը միմյանցից հավասար հեռավորության վրա գտնվող կշիռներով: Դրանք միացված են սովորական ձևի միանման աղբյուրներով։
Եթե առաջին քաշը որոշակի հեռավորության վրա տեղափոխեք աջ, ապա երկրորդը որոշ ժամանակ մնում է նույն դիրքում, բայց զսպանակն արդեն սկսում է սեղմվել։
«Ալիք» տերմինի սահմանում
Քանի որ նման գործընթաց է տեղի ունեցել, առաջացել է առաձգական ուժ, որը մղելու է երկրորդ քաշը։ Նա արագացում կստանա, որոշ ժամանակ անց կբարձրացնի արագությունը, կշարժվի այս ուղղությամբ և կսեղմի զսպանակը երկրորդ և երրորդ կշիռների միջև։ Իր հերթին, երրորդը կստանա արագացում, կսկսի արագանալ, տեղաշարժվել և ազդել չորրորդ զսպանակի վրա: Եվ այսպես, գործընթացը տեղի կունենա համակարգի բոլոր տարրերի վրա:
Այս դեպքում երկրորդ բեռի տեղաշարժը երկայնքովժամանակը կլինի ավելի ուշ, քան առաջինը: Էֆեկտը միշտ հետ է մնում պատճառից։
Նաև երկրորդ բեռի տեղաշարժը կհանգեցնի երրորդի տեղաշարժին: Այս գործընթացը հակված է տարածվել դեպի աջ:
Եթե առաջին քաշը սկսեց տատանվել ներդաշնակության օրենքի համաձայն, ապա այս գործընթացը կտարածվի երկրորդ քաշի վրա, բայց ուշացած ռեակցիայով: Ուստի, եթե առաջին քաշը թրթռացնեք, կարող եք տատանում ստանալ, որը ժամանակի ընթացքում տարածության մեջ կտարածվի։ Սա ալիքի սահմանումն է։
Ալիքների տարատեսակներ
Պատկերացնենք մի նյութ, որը բաղկացած է ատոմներից, դրանք են՝
- ունի զանգված - ինչպես փորձարկման մեջ առաջարկված կշիռները;
- միացեք միմյանց՝ ձևավորելով պինդ մարմին քիմիական կապերի միջոցով (ինչպես քննարկվել է զսպանակի հետ փորձի ժամանակ):
Սրանից հետևում է, որ նյութը փորձառության մոդելի նմանվող համակարգ է: Այն կարող է տարածել մեխանիկական ալիք: Այս գործընթացը կապված է առաձգական ուժերի առաջացման հետ: Նման ալիքները հաճախ կոչվում են «ցատկող»:
Կա երկու տեսակի առաձգական ալիքներ. Դրանք որոշելու համար դուք կարող եք երկար զսպանակ վերցնել, ամրացնել այն մի կողմից և ձգվել դեպի աջ: Այսպիսով, դուք կարող եք տեսնել, որ ալիքի տարածման ուղղությունը աղբյուրի երկայնքով է: Միջավայրի մասնիկները շարժվում են նույն ուղղությամբ։
Նման ալիքում մասնիկների տատանումների ուղղության բնույթը համընկնում է ալիքի տարածման ուղղության հետ։ Այս հայեցակարգը կոչվում է «երկայնական ալիք»:
Եթե գարունը ձգես և ժամանակ տաս, որ գադեպի հանգստի վիճակ, այնուհետև կտրուկ փոխել դիրքը ուղղահայաց ուղղությամբ, կտեսնենք, որ ալիքը տարածվում է աղբյուրի երկայնքով և բազմիցս արտացոլվում։
Բայց մասնիկների տատանումների ուղղությունն այժմ ուղղահայաց է, իսկ ալիքի տարածումը հորիզոնական է: Սա լայնակի ալիք է: Այն կարող է գոյություն ունենալ միայն պինդ մարմիններում։
Տարբեր տեսակի էլեկտրամագնիսական ալիքների արագությունը տարբեր է։ Այս հատկությունը հաջողությամբ օգտագործվում է սեյսմոլոգների կողմից՝ որոշելու հեռավորությունը երկրաշարժի աղբյուրներից:
Երբ ալիքը տարածվում է, մասնիկները տատանվում են երկայնքով կամ երկայնքով, բայց դա ուղեկցվում է ոչ թե նյութի տեղափոխմամբ, այլ միայն շարժումով: Այսպիսով, այն նշված է «Ֆիզիկա» դասագրքում 9-րդ դասարան:
Ալիքի հավասարման բնութագրում
Ալիքի հավասարումը ֆիզիկական գիտության մեջ գծային հիպերբոլիկ դիֆերենցիալ հավասարման տեսակ է: Այն օգտագործվում է նաև տեսական ֆիզիկայի այլ ոլորտների համար: Սա այն հավասարումներից մեկն է, որը մաթեմատիկական ֆիզիկան օգտագործում է հաշվարկների համար։ Մասնավորապես նկարագրված են գրավիտացիոն ալիքները։ Օգտագործվում է գործընթացները նկարագրելու համար՝
- ակուստիկայում, որպես կանոն, գծային տեսակ;
- էլեկտրադինամիկայի մեջ.
Ալիքի գործընթացները ցուցադրվում են միատարր ալիքի հավասարման բազմաչափ դեպքի հաշվարկում:
Տարբերությունը ալիքի և ճոճանակի միջև
Ուշագրավ բացահայտումները գալիս են սովորական երեւույթի մասին մտածելուց։ Գալիլեոն որպես ժամանակի չափանիշ ընդունեց իր սրտի բաբախյունը: Այսպիսով, հայտնաբերվեց ճոճանակի տատանումների գործընթացի կայունությունը՝ մեխանիկայի հիմնական դրույթներից մեկը։ Այնբացարձակապես միայն մաթեմատիկական ճոճանակի համար՝ իդեալական տատանողական համակարգ, որը բնութագրվում է`
- մնացորդի դիրք;
- ուժ, որը մարմնին վերադարձնում է իր հավասարակշռության դիրքը, երբ այն շեղվում է;
- էներգիայի անցումներ, երբ տեղի է ունենում տատանումներ:
Համակարգը հավասարակշռությունից դուրս բերելու համար անհրաժեշտ է տատանումների առաջացման պայման։ Այս դեպքում հաղորդվում է որոշակի էներգիա։ Տարբեր թրթռումային համակարգեր պահանջում են տարբեր տեսակի էներգիա:
Տատանումները գործընթաց է, որը բնութագրվում է որոշակի ժամանակահատվածներում համակարգի շարժումների կամ վիճակների անընդհատ կրկնությամբ: Ճոճվող ճոճանակի օրինակն է ճոճվող գործընթացի հստակ ցուցադրումը:
Տատանողական և ալիքային պրոցեսները դիտվում են գրեթե բոլոր բնական երևույթներում:Ալիքը խանգարում է կամ փոխում միջավայրի վիճակը, տարածվում է տարածության մեջ և կրում էներգիա՝ առանց նյութի փոխանցման անհրաժեշտության: Սա ալիքային պրոցեսների տարբերակիչ հատկությունն է, դրանք երկար ժամանակ ուսումնասիրվել են ֆիզիկայում։ Ուսումնասիրելիս կարող եք ընդգծել ալիքի երկարությունը։
Ձայնային ալիքները կարող են գոյություն ունենալ բոլոր ոլորտներում, դրանք գոյություն չունեն միայն վակուումում։ Էլեկտրամագնիսական ալիքներն ունեն հատուկ հատկություններ. Նրանք կարող են գոյություն ունենալ ամենուր, նույնիսկ վակուումում:
Ալիքի էներգիան կախված է դրա ամպլիտուդից: Շրջանաձև ալիքը, որը տարածվում է աղբյուրից, էներգիա է ցրում տարածության մեջ, ուստի դրա ամպլիտուդն արագորեն նվազում է։
Գծային ալիքը հետաքրքիր հատկություններ ունի: Հետևաբար, դրա էներգիան տարածության մեջ չի ցրվումՆման ալիքների ամպլիտուդը նվազում է միայն շփման ուժի շնորհիվ։
Ալիքի տարածման ուղղությունը պատկերված է ճառագայթներով՝ գծերով, որոնք ուղղահայաց են ալիքի ճակատին:
Անկյուն ընկնող ճառագայթի և նորմալի միջև ընկածության անկյունն է: Նորմալ և արտացոլված ճառագայթների միջև գտնվում է արտացոլման անկյունը: Այս անկյունների հավասարությունը պահպանվում է ալիքի ճակատի նկատմամբ խոչընդոտի ցանկացած դիրքում:
Երբ հակառակ ուղղություններով շարժվող ալիքները հանդիպում են, կարող է գոյանալ կանգուն ալիք:
Արդյունքներ
Կանգուն ալիքի հարակից հանգույցների միջև միջավայրի մասնիկները տատանվում են նույն փուլում: Սրանք ալիքային գործընթացի պարամետրերն են, որոնք ամրագրված են ալիքային հավասարումներում: Երբ ալիքները հանդիպում են, կարելի է նկատել դրանց ամպլիտուդների և՛ մեծացումները, և՛ նվազումները:
Իմանալով ալիքային գործընթացի հիմնական բնութագրերը՝ հնարավոր է որոշել ստացված ալիքի ամպլիտուդը տվյալ կետում։ Եկեք որոշենք, թե որ փուլում առաջին և երկրորդ աղբյուրներից ալիքը կհասնի այս կետին: Ավելին, փուլերը հակադիր են։
Եթե ուղու տարբերությունը կենտ թվով կիսաալիքներ է, ապա ստացվող ալիքի ամպլիտուդն այս կետում կլինի նվազագույն: Եթե ճանապարհի տարբերությունը հավասար է զրոյի կամ ալիքի երկարությունների ամբողջ թվի, ապա հանդիպման կետում կնկատվի ստացված ալիքի ամպլիտուդայի աճ: Սա միջամտության օրինաչափություն է, երբ ավելացվում են երկու աղբյուրներից ալիքներ:
Էլեկտրամագնիսական ալիքների հաճախականությունը ֆիքսված է ժամանակակից տեխնիկայում. Ստացող սարքը պետք է գրանցի թույլ էլեկտրամագնիսական ալիքներ: Եթե դուք ռեֆլեկտոր դնեք, ավելի շատ ալիքային էներգիա կմտնի ընդունիչ: Ռեֆլեկտորային համակարգը տեղադրված է այնպես, որ այն ստեղծի առավելագույնըազդանշան ստացող սարքի վրա։
Ալիքի գործընթացի բնութագրիչները ընկած են լույսի էության և նյութի կառուցվածքի մասին ժամանակակից պատկերացումների հիմքում: Այսպիսով, դրանք 9-րդ դասարանի ֆիզիկայի դասագրքում ուսումնասիրելիս կարող եք հաջողությամբ սովորել, թե ինչպես լուծել խնդիրները մեխանիկայի ոլորտից։
