振動と波について。スキーム、説明

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振動と波について。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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私たちの身の回りでは、常に崩壊振動現象が生まれています。「鳥が飛び立った枝は変動します。時計の振り子とブランコが振動します。風の影響で、木々が振動し、電柱に吊り下げられたワイヤーが振動し、湖や海で水が振動します。

そこで、滑らかな湖面に石を投げると、そこから波が起こりました (図 1)。どうしたの？石の衝突点にある水の粒子は押し込まれ、隣接する粒子を上方に移動させ、水面にリング状のこぶが形成されました。次に、石が落ちた場所で、水の粒子がこぶのように上昇しましたが、すでに前のレベルよりも高く、最初のこぶの後ろにXNUMX番目のこぶが現れ、それらの間にくぼみがありました。さらに、水の粒子は上下に交互に動き続けます。振動し、隣接する水の粒子をどんどん引きずっていきます。波は発生場所から同心円状に広がりながら形成されます。

振動と波について
米。 1.石が水面に当たると、波が現れます。

強調したいのは、水の粒子は振動するだけで、波とともに動くわけではないということです。これは、振動する水面にチップを投げることで簡単に確認できます。風や水の流れがない場合、チップは水面を上下するだけで、波とともに動きません。

水の波は大きくなる可能性があります。つまり、強い場合と小さい場合があります。強い波とは、振動の範囲が広い波、つまり振動の振幅が大きい波と呼ばれます。弱い波には小さなこぶがあります-小さな振幅です。発生した波の振幅が大きいほど、波が運ぶエネルギーも大きくなります。投げられた石によって生成される波のエネルギーは比較的小さいですが、それは湖で成長している葦や草を振動させる可能性があります。しかし、振幅が大きく、その結果、エネルギーが高い海の波によって、海岸にどのような大きな被害が生じる可能性があるかはわかっています。

これらの破壊は、波が岸に絶えず放出するエネルギーによって正確に実行されます。

波は頻繁に発生する場合とまれに発生する場合があります。進行波の頂点間の距離が小さいほど、個々の波は短くなります。波間の距離が大きいほど、各波は長くなります。水面上の波の長さを、隣接する XNUMX つの尾根または谷の間の距離と呼びます。波が元の場所から遠ざかるにつれて、振幅は徐々に減少し、減衰しますが、波長は変わりません。

水面の波は、たとえばスティックを水に浸し、水の振動に合わせてリズミカルに、下げてから上げるなどして作成することもできます。そしてこの場合、波は減衰します。しかし、私たちが水面を乱すのをやめるまで、それらは存在し続けます。

スイング振動はどのように発生しますか? あなたはこれをよく知っています：あなたはそれらを押すだけでよいので、それらは左右に振動します. 押す力が強いほど、振動の振幅が大きくなります。このような振動は、追加の衝撃によってサポートされていない場合にも減衰します。このような機械的振動やその他の多くの機械的振動が見られます。自然界には、私たちが聞いたり、音の形で感じたりする、目に見えない振動がもっとあります。たとえば、楽器の弦の振動に常に気付くことができるとは限りませんが、それがどのように聞こえるかは聞こえます。突風が吹くと、パイプから音がします。それは、パイプ内の空気の振動運動によって作成されますが、これは目に見えません。音叉、グラス、スプーン、お皿、生徒のペン、一枚の紙の音 - それらも振動します。

そうです、若い友よ、私たちは音の世界に住んでいます。音自体は、空気中の粒子の振動運動の伝播の結果です。私たちはそれらを見ません。音波は空気中でどのように発生しますか?

空気は目に見えない粒子でできています。風があれば、遠くまで運べます。しかし、それらは変動することもあります。たとえば、スティックを空中で鋭く動かすと、わずかな突風を感じ、同時にかすかな音が聞こえます。この音は、スティックの振動によって励起された空気粒子の振動の結果です。

この経験をしてください。ギターのように弦を引き戻し、離します。弦が震え始めます-元の静止位置の周りで振動します。弦の十分に強い振動が目に見えます。弦の弱い振動は、指で触れた場合にのみ、わずかなくすぐりとして「感じる」ことができます。弦が振動している限り、音が聞こえます。弦が落ち着くとすぐに音が消えます。

弦の振動による音の誕生は、空気の粒子の「凝縮」と「希薄化」によるものです。左右に振動する弦は、あたかもその前方の空気粒子を圧縮するかのように押し、その体積の一部に高圧領域を形成し、逆に後方には低圧領域を形成します。これらは音波です。空気中を約 340 m/s の速度で伝播し、一定量のエネルギーを運びます。音波の圧力が増加した領域が耳に到達した瞬間、鼓膜が圧迫され、鼓膜が内側に若干曲がります。音波の希薄化した領域が耳に到達すると、鼓膜はやや外側に湾曲します。鼓膜は、気圧の高い領域と低い領域が交互に切り替わるのに合わせて常に振動しています。この振動は聴覚神経を通って脳に伝わり、私たちは音として認識します。波の振幅が大きいほど、波自体が持つエネルギーが大きくなり、私たちが知覚する音も大きくなります。

音波は、水の波のように、従来は波線（正弦波）として表されていました。このような曲線の「こぶ」は高圧の領域に対応し、「谷」は低気圧の領域に対応します。高圧の領域とそれに続く低圧の領域は音波を形成します。

しかし、それに加えて、私たちは、交流が流れる電線や電気機器、膨大な数のラジオ局アンテナ、大気中の放電、地球の腸、果てしない宇宙から放出される電磁振動の世界に住んでいます。電磁振動を検出して記録するには、人工の器具を使用する必要があります。

出版物：N。ボルシャコフ、rf.atnn.ru

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