Ус руу чулуу шидснээр механик долгион гэж юу болохыг төсөөлж болно. Үүн дээр гарч буй тойрог, ээлжлэн оршдог тэвш, нуруу нь механик долгионы жишээ юм. Тэдний мөн чанар юу вэ? Механик долгион нь уян харимхай орчинд чичиргээ тархах процесс юм.
Шингэн гадаргуу дээрх долгионууд
Иймэрхүү механик долгион нь шингэний хэсгүүдэд молекул хоорондын хүч ба таталцлын нөлөөллөөс болж үүсдэг. Хүмүүс энэ үзэгдлийг удаан хугацаанд судалж ирсэн. Хамгийн алдартай нь далай ба далайн давалгаа юм. Салхины хурд ихсэх тусам тэдгээр нь өөрчлөгдөж, өндөр нь нэмэгддэг. Долгионуудын хэлбэр нь өөрөө илүү төвөгтэй болдог. Далайд тэд аймшигтай хэмжээнд хүрч чаддаг. Хүчний хамгийн тод жишээнүүдийн нэг бол замдаа тааралдсан бүхнийг устгаж буй цунами юм.
Далайн болон далайн давалгааны энерги
Эрэг эрэгт хүрэхэд далайн давалгаа гүний огцом өөрчлөлтөөр нэмэгддэг. Тэд заримдаа хэдэн метр өндөрт хүрдэг. Ийм мөчид асар их хэмжээний усны кинетик энерги нь далайн эргийн сааданд шилждэг бөгөөд энэ нь түүний нөлөөн дор хурдан устдаг. Серфингийн хүч заримдаа асар их үнэд хүрдэг.
Уян долгион
Механикийн шинжлэх ухаанд шингэний гадаргуу дээрх чичиргээнээс гадна уян харимхай долгион гэж нэрлэгддэг долгионыг судалдаг. Эдгээр нь уян харимхай хүчний нөлөөн дор өөр өөр орчинд тархдаг цочрол юм. Ийм цочромтгой байдал нь тухайн орчны хэсгүүдийн тэнцвэрийн байрлалаас ямар нэгэн хазайлт юм. Уян долгионы сайн жишээ бол нэг төгсгөлд ямар нэгэн зүйлд бэхлэгдсэн урт олс эсвэл резинэн хоолой юм. Хэрэв та түүнийг чанга татаж, дараа нь хажуугийн хурц хөдөлгөөнөөр хоёр дахь (засаагүй) төгсгөлд эвдрэл үүсгэвэл олсны бүх уртын дагуу тулгуур руу хэрхэн "гүйж" буцаж тусч байгааг харж болно.
Механик долгионы эх үүсвэр
Анхны цочрол нь орчинд долгион үүсэхэд хүргэдэг. Энэ нь физикийн хувьд долгионы эх үүсвэр гэж нэрлэгддэг гадны биетийн үйл ажиллагааны үр дүнд үүсдэг. Энэ нь олс савлаж буй хүний гар эсвэл усанд хаясан хайрга байж болно. Эх сурвалжийн үйл ажиллагаа богино хугацаанд үргэлжилдэг тохиолдолд дунд долгион нь ихэвчлэн гарч ирдэг. “Үйлдүүлэгч” урт хэлбэлзэлтэй хөдөлгөөн хийх үед долгионууд ар араасаа гарч эхэлдэг.
Механик долгион үүсэх нөхцөл
Иймэрхүү хэлбэлзэл дандаа үүсдэггүй. Тэдний гадаад төрх байдалд зайлшгүй шаардлагатай нөхцөл бол түүнд саад болж буй хүчний орчин, ялангуяа уян хатан байдал үүсэх явдал юм. Тэд хөрш зэргэлдээх бөөмсийг холдоход ойртуулж, ойртох үед бие биенээсээ холдуулах хандлагатай байдаг. Холын зайд үйлчилдэг уян харимхай хүчбөөмсийг цочроох эх үүсвэр болж, тэдгээрийг тэнцвэргүй болгож эхэлнэ. Цаг хугацаа өнгөрөхөд орчны бүх хэсгүүд нэг хэлбэлзлийн хөдөлгөөнд оролцдог. Ийм хэлбэлзлийн тархалт нь долгион юм.
Уян орчин дахь механик долгион
Уян долгионд нэгэн зэрэг 2 төрлийн хөдөлгөөн байдаг: бөөмийн хэлбэлзэл ба цочролын тархалт. Уртааш долгион нь бөөмс нь тархалтын чиглэлийн дагуу хэлбэлздэг механик долгион юм. Хөндлөн долгион нь дунд хэсгүүд нь тархалтынхаа чиглэлд хэлбэлздэг долгион юм.
Механик долгионы шинж чанарууд
Уртааш долгион дахь цочрол нь ховордох ба шахалт, хөндлөн долгионд бусадтай харьцуулахад орчны зарим давхаргын шилжилт (шилжилт) юм. Шахалтын хэв гажилт нь уян харимхай хүчний харагдах байдал дагалддаг. Энэ тохиолдолд зүсэлтийн хэв гажилт нь зөвхөн хатуу биетэд уян харимхай хүч үүсэхтэй холбоотой байдаг. Хийн болон шингэн орчинд эдгээр зөөвөрлөгчийн давхаргын шилжилт нь дурдсан хүчний дүр төрхийг дагалддаггүй. Тэдний шинж чанараас шалтгаалан уртааш долгион нь ямар ч орчинд тархах боломжтой бол хөндлөн долгион нь зөвхөн хатуу биетэд тархах боломжтой.
Шингэнгийн гадаргуу дээрх долгионы онцлог
Шингэнгийн гадаргуу дээрх долгион нь уртааш болон хөндлөн биш юм. Тэдгээр нь уртааш-хөндлөн гэж нэрлэгддэг илүү төвөгтэй шинж чанартай байдаг. Энэ тохиолдолд шингэний хэсгүүд тойрог хэлбэрээр эсвэл сунасан эллипсийн дагуу хөдөлдөг. Шингэний гадаргуу дээрх бөөмсийн дугуй хөдөлгөөн, ялангуяа их хэмжээний хэлбэлзлийн үед тэдгээрийн удаан боловч тасралтгүй хөдөлгөөн дагалддаг.долгионы тархалтын чиглэлд хөдөлж байна. Далайн эрэг дээр янз бүрийн далайн хоол гарч ирэх шалтгаан нь усан дахь механик долгионы эдгээр шинж чанарууд юм.
Механик долгионы давтамж
Хэрэв уян харимхай орчинд (шингэн, хатуу, хий) түүний бөөмсийн чичиргээ өдөөгдөж байвал тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн улмаас энэ нь u хурдтай тархдаг. Тиймээс, хэрэв хэлбэлздэг бие нь хийн эсвэл шингэн орчинд байвал түүний хөдөлгөөн нь зэргэлдээх бүх хэсгүүдэд шилжиж эхэлнэ. Тэд дараагийн хүмүүсийг үйл явцад оролцуулах гэх мэт. Энэ тохиолдолд орчны бүх цэгүүд нь хэлбэлзэж буй биеийн давтамжтай ижил давтамжтайгаар хэлбэлзэж эхэлнэ. Энэ нь долгионы давтамж юм. Өөрөөр хэлбэл, энэ утгыг долгион тархах орчин дахь цэгүүдийн хэлбэлзлийн давтамж гэж тодорхойлж болно.
Энэ үйл явц хэрхэн явагддаг нь тодорхойгүй байж магадгүй. Механик долгион нь хэлбэлзлийн хөдөлгөөний энергийг эх үүсвэрээс орчны зах руу шилжүүлэхтэй холбоотой юм. Үүний үр дүнд долгионоор нэг цэгээс нөгөөд шилждэг үе үе хэв гажилт үүсдэг. Энэ тохиолдолд орчны хэсгүүд өөрсдөө долгионы дагуу хөдөлдөггүй. Тэд тэнцвэрийн байрлалынхаа ойролцоо хэлбэлздэг. Тийм ч учраас механик долгионы тархалт нь бодисыг нэг газраас нөгөөд шилжүүлэхэд дагалддаггүй. Механик долгион нь өөр өөр давтамжтай байдаг. Тиймээс тэдгээрийг мужид хувааж, тусгай масштабыг бий болгосон. Давтамжийг герцээр (Гц) хэмждэг.
Үндсэн томьёо
Тооцоолох томьёо нь маш энгийн механик долгион нь судлахад сонирхолтой объект юм. Долгионы хурд (υ) нь түүний урд талын хөдөлгөөний хурд (энэ үед орчны хэлбэлзэл хүрсэн бүх цэгүүдийн байрлал):
υ=√G/ ρ, энд ρ нь орчны нягт, G нь уян хатан байдлын модуль.
Тооцоолохдоо орчин дахь механик долгионы хурдыг долгионы үйл явцад оролцож буй орчны хэсгүүдийн хөдөлгөөний хурдтай андуурч болохгүй. Жишээлбэл, агаар дахь дууны долгион нь молекулуудын дундаж чичиргээний хурдаар 10 м/с тархдаг бол хэвийн нөхцөлд дууны долгионы хурд 330 м/с байна.
Давалгааны фронт нь олон хэлбэртэй байдаг ба хамгийн энгийн нь:
• Бөмбөрцөг хэлбэртэй - хий эсвэл шингэн орчинд хэлбэлзэл үүсдэг. Энэ тохиолдолд долгионы далайц нь эх үүсвэрээс холдох тусам зайны квадраттай урвуу харьцаатайгаар буурдаг.
• Хавтгай - долгионы тархалтын чиглэлд перпендикуляр байдаг хавтгай. Энэ нь жишээлбэл, битүү поршений цилиндрт хэлбэлзэх үед тохиолддог. Хавтгай долгион нь бараг тогтмол далайцтай байдаг. Эвдрэлийн эх үүсвэрээс холдох тусам бага зэрэг буурах нь хийн эсвэл шингэн орчны зуурамтгай байдлын зэрэгтэй холбоотой.
Долгионы урт
Долгионы уртын дор урд хэсэг нь тухайн хугацаанд ямар зайд шилжихийг ойлгодог.нь орчны хэсгүүдийн хэлбэлзлийн хугацаатай тэнцүү:
λ=υT=υ/v=2πυ/ ω, Энд T нь хэлбэлзлийн үе, υ нь долгионы хурд, ω нь мөчлөгийн давтамж, ν нь дундаж цэгүүдийн хэлбэлзлийн давтамж юм.
Механик долгионы тархалтын хурд нь орчны шинж чанараас бүрэн хамаардаг тул нэг орчиноос нөгөөд шилжих үед түүний урт λ өөрчлөгддөг. Энэ тохиолдолд хэлбэлзлийн давтамж ν үргэлж ижил хэвээр байна. Механик болон цахилгаан соронзон долгион нь тархах үед энерги дамждаг ч ямар ч бодис дамждаггүй гэдгээрээ төстэй.
