Podélná vlna

Podélná vlna, vlna tvořená periodickou poruchou nebo kmitáním, které probíhá ve stejném směru jako postup vlny. U vinuté pružiny, která je na jednom konci stlačena a poté uvolněna, dochází k vlně stlačení, která prochází její délkou a po níž následuje natažení; bod na libovolném závitu pružiny se bude pohybovat s vlnou a vracet se po stejné dráze, přičemž projde neutrální polohou a poté opět obrátí svůj pohyb. Zvuk, který se pohybuje vzduchem, také stlačuje a zřeďuje plyn ve směru pohybu zvukové vlny, když vibruje tam a zpět. Seismické vlny P (primární) jsou rovněž podélné. V podélné vlně každá částice hmoty kmitá kolem své normální klidové polohy a podél osy šíření a všechny částice účastnící se vlnového pohybu se chovají stejně, pouze dochází k postupné změně fáze (q.v.) kmitání – tj. každá částice dokončí svůj cyklus reakce později. Výsledkem kombinovaných pohybů je postup střídavých oblastí stlačení a ztenčení ve směru šíření.

Při vysvětlování podélných vln je užitečný mechanický model. V horní části obrázku jsou malá tělesa A, B, C atd. spojena vinutými pružinami, které představují přenosové prostředí, jež má vlastnosti setrvačnosti i pružnosti. Protože hmotnost B má setrvačnost, pohyb A směrem doleva (šipka 2) pružinu, ke které je připojena, roztahuje a pohyb doprava (šipka 1) ji stlačuje. Odpovídající pohyb se prostřednictvím pružiny přenese na hmotu B s tím rozdílem, že dojde k mírnému fázovému zpoždění. Hmota B předá svůj pohyb partnerovi C a tak dále, přičemž impuls se šíří od A ke K a zpoždění se postupně zvětšuje. V zobrazeném okamžiku vede A ve fázi před J o 360°; A začíná svůj druhý kmit, zatímco J právě začíná svůj první kmit.

Podélná vlna a její příčné zobrazení

Z knihy Physics by Erich Hausmann and Edgar P. Slack by Litton Educational Publishing, Inc. Přetištěno se svolením Van Nostrand Reinhold Company.

Příčné zobrazení podélné vlny je znázorněno ve spodní části obrázku. Zde jsou svislé čáry vedeny přes klidové polohy (označené a,b,c atd.), jejichž délky jsou úměrné vzdálenostem, o které se hmoty vzdálily od rovnováhy (jejich amplitudám). Přímky jsou vedeny směrem nahoru od osy, pokud je posun vlevo, a směrem dolů, pokud je posun vpravo. Hladká křivka vedená přes konce svislých čar dává příčnou křivku. Tato příčná křivka ukazuje, že na jeden cyklus připadá jedno stlačení a jedno ztenčení, přičemž aj je jedna vlnová délka. Frekvence by byla reprezentována počtem úplných cyklů vykonaných některou z hmot za sekundu.

.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.