Сегодня я изучал механические волны, и у меня есть вопросы о том, как импульс распространяется по струне, его отражение и передача на границе, и я надеюсь, что смогу найти здесь помощь.
Во-первых, о распространении импульса. Предположим, у нас есть натянутая веревка, и я ввожу в нее импульс, взмахивая одним концом. Когда я хлещу веревку за конец, я прикладываю некоторую силу и смещаю частицы на этом конце, что создает некоторую кинетическую энергию, которая должна распространяться вдоль веревки. Я должен понимать, что каждая частица, находящаяся под напряжением, создает силу, с которой соседняя частица смещается вдоль -ось (именно так распространяется энергия). Какая сила возвращает эти возбужденные частицы обратно в исходное положение? Это сила реакции по третьему закону Ньютона) от соседних частиц, которые они только что сместили, или это составляющая натяжения струны? Если это связано с натяжением струны (а я так думаю), то как насчет силы реакции, которую должна проявить соседняя частица? Как действует эта сила реакции на веревку? Пожалуйста, дайте мне ясное представление о том, как происходит это полное распространение.
Синими стрелками показана восстанавливающая сила. Теперь, если я зажал другой конец веревки, импульс отразится обратно инвертированным. Можете ли вы дать интуитивное объяснение того, как происходит эта инверсия? Я читал, что сила реакции со стороны твердой частицы вызывает эту инверсию, но поскольку последняя зажатая частица веревки не может даже двигаться, как энергия этой силы вообще распространяется обратно и передается соседней частице, которая может двигаться? Обычное объяснение того, как распространяется волна, заключается в том, что когда одна частица возмущается (скажем, перемещается вверх), она притягивает другую, которая, в свою очередь, притягивает следующую и так далее. Другими словами, чтобы притянуть или толкнуть следующую частицу, должно произойти какое-то движение/возмущение предыдущей. Но частица зажата.
Попробуйте представить себе веревку, состоящую из маленьких твердых шариков, соединенных пружинами. Когда вы делаете выпуклость, как показано на рисунке, пружины расширяются. Теперь ты отпускаешь это. Поднимающийся мяч прикладывает силу вверх к мячу справа от него. Уже расширенные пружины вскоре снова начинают разжиматься. При этом падающий мяч прикладывает направленную вниз силу к мячу слева. Вот как форма выпуклости движется в прямом направлении. Шары справа продолжают создавать восходящую силу для следующих шаров справа.
Когда волна достигает зажатого конца, крайний правый шар должен оставаться зафиксированным. Вся энергия достигает пружины, соединенной с крайним правым шариком. Предпоследний шар будет оставаться высоким до тех пор, пока половина выпуклости не исчезнет. Теперь, если бы не было зажима, оставшаяся половина задницы обычно должна была падать. Но теперь он будет падать обычно + последняя пружина очень сильно разожмется и раскачает полушипу вниз. Это создаст отраженный удар в нисходящем направлении.
Точно так же вы можете представить интерференцию волн на веревке с помощью этой модели.
пользователь81619
jugalgalaxyz
пользователь36790
jugalgalaxyz
пользователь36790
jugalgalaxyz
пользователь36790