Πώς συμπεριφέρονται τα ηχητικά κύματα σε στερεά;

Τα ηχητικά κύματα συμπεριφέρονται διαφορετικά σε στερεά σε σύγκριση με τα υγρά ή τα αέρια. Εδώ είναι μια κατανομή:

Πώς ο ήχος ταξιδεύει σε στερεά:

* Τύποι κυμάτων: Στα στερεά, ο ήχος μπορεί να ταξιδέψει και ως διαμήκη και εγκάρσια κυματιστά.

* Διαμήκη κύματα (συμπιεστικά κύματα):Τα σωματίδια στο στερεό δονείται παράλληλα προς την κατεύθυνση που το κύμα ταξιδεύει. Αυτό είναι παρόμοιο με τον τρόπο που ο ήχος ταξιδεύει στον αέρα.

* εγκάρσια κύματα (κύματα διάτμησης):Τα σωματίδια στο στερεό δονείται κάθετα προς την κατεύθυνση που ταξιδεύει το κύμα. Αυτό είναι παρόμοιο με τα κύματα σε μια συμβολοσειρά.

* ταχύτητα ήχου: Ο ήχος ταξιδεύει σημαντικά ταχύτερα σε στερεά από ό, τι σε υγρά ή αέρια. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια σε ένα στερεό είναι πολύ πιο κοντά και αλληλεπιδρούν πιο έντονα.

* δυσκαμψία και πυκνότητα: Η ταχύτητα του ήχου σε ένα στερεό εξαρτάται από την ακαμψία του στερεού (την αντίσταση της στην παραμόρφωση) και την πυκνότητα του. Ένα πιο σκληρό, πυκνότερο υλικό θα επιτρέψει στον ήχο να ταξιδεύει γρηγορότερα.

* ελαστικότητα: Η ικανότητα ενός στερεού να επιστρέψει στο αρχικό του σχήμα μετά την παραμόρφωση του ονομάζεται ελαστικότητα. Αυτή η ελαστικότητα είναι απαραίτητη για τη διάδοση των ηχητικών κυμάτων.

Ειδικά χαρακτηριστικά:

* Δύο ταχύτητες κύματος: Σε αντίθεση με τα υγρά και τα αέρια, τα στερεά έχουν δύο ξεχωριστές ταχύτητες για ηχητικά κύματα:

* Διαμήκη ταχύτητα κύματος (VP): Αυτή είναι η ταχύτητα του κύματος συμπίεσης. Είναι γενικά ταχύτερο από την ταχύτητα διατμητικής κύματος.

* Η ταχύτητα εγκάρσιου κύματος (VS): Αυτή είναι η ταχύτητα του κύματος διάτμησης.

* τρόποι διάδοσης: Τα ηχητικά κύματα μπορούν να διαδοθούν σε στερεά σε διάφορους τρόπους, όπως:

* Κύματα χύμα: Αυτά ταξιδεύουν σε ολόκληρο τον όγκο του στερεού.

* Κύματα επιφάνειας: Αυτά ταξιδεύουν κατά μήκος της επιφάνειας του στερεού.

* εξασθένηση: Τα ηχητικά κύματα σε εξασθένηση των στερεών, που σημαίνει ότι χάνουν ενέργεια καθώς ταξιδεύουν. Αυτή η εξασθένηση μπορεί να προκληθεί από παράγοντες όπως η εσωτερική τριβή, η σκέδαση και η απορρόφηση.

Παραδείγματα:

* Σεισμικά κύματα: Οι σεισμοί παράγουν τόσο διαμήκη (κύματα Ρ) όσο και εγκάρσια (κύματα S) που ταξιδεύουν μέσα από τα συμπαγή στρώματα της Γης.

* μεταλλικές δομές: Ο ήχος ταξιδεύει γρήγορα μέσα από μεταλλικές δομές, γι 'αυτό μπορείτε να ακούσετε θόρυβους από μακρινά τμήματα ενός κτιρίου.

* Μουσικά όργανα: Η δόνηση των χορδών και οι θάλαμοι συντονισμού των οργάνων βασίζονται στη διάδοση των ηχητικών κυμάτων μέσω στερεών.

Εφαρμογές:

* Εξαιρετική δοκιμή: Χρησιμοποιείται για την ανίχνευση ελαττωμάτων και ελαττωμάτων στα υλικά.

* Σεισμολογία: Μελετώντας το εσωτερικό της Γης αναλύοντας σεισμικά κύματα.

* Μη καταστροφικές δοκιμές: Αξιολόγηση της ακεραιότητας των υλικών και των δομών.

Η κατανόηση του τρόπου συμπεριφοράς των ηχητικών κυμάτων σε στερεά είναι ζωτικής σημασίας για διάφορες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της μηχανικής, της επιστήμης των υλικών και της γεωφυσικής.