Таласно кретање

Примери таласног кретања у механици:

таласи на води кад се убаци камен

морски таласи

таласање жита

таласи на стадиону

конопац

У природи могу да се уоче бројни процеси који се сврставају у таласно кретање. Сви ти процеси могу да се сврстају у две групе, и то:

механички таласи (звучни таласи, таласи на води…)
електромагнетни таласи (видљива светлост, радио таласи…)

Да би настао механички талас потребно је да постоји:

извор таласа (односно поремећаја)
средина у којој може да се изазове талас (ови таласи не могу да се простиру кроз вакуум)
нека физичка веза између честица средине

Осцилације које се појављују на једном месту предају се другим честицама – средина се таласа.

Механички талас представља процес преношења осцилација са једне на суседне честице средине.

Процес преношења осилаторног кретања од једне честице на друге назива се таласно кретање.

Место на на коме започиње таласно кретање назива се извор таласа. Од извора се осцилације преносе захваљујући међумолекуларним силама.

Честице средине осцилују само око равнотежног положаја, а талас односно поремећај се преноси кроз ту средину.

У хомогеној изотропној средини (средина која у свим правцима има исте физичке особине ) брзина простирања таласа једнака је у свим правцима.

Таласи се формирају у облику концентричних кругова (вода), линије (жито на ветру).

Према облику таласи могу бити:

сферни – таласи код којих су таласне површине концентричне сфере
равни – таласи код којих су таласне површине међусобно паралелне равни, нормалне на правац простирања таласа

Таласни фронт (површина) обухвата све честице које осцилују на исти начин.

Облик таласног фронта:

кружница (сферни)
линија (равни таласи)

У зависности од правца осциловања честица у односу на правац простирања таласа таласи могу да буду:

– попречни (трансферзални) – честице осцилују нормално на правац кретања таласа – канап

– уздужни (лонгитудинални) – честице осцилују у правацу кретања таласа – опруга

Која врста таласа ће се простирати кроз средину зависи од еластичних особина средине. Лонгитудинални таласи се могу да се простиру кроз средине у сва три агрегатна стања (простиру кроз чврсте, течне и гасовите средине), а трансверзални само кроз средине у чврстом агрегатном стању.

Честице не путују него само осцилују око равнотежних положаја.

За честице које осцилују на исти начин може да се каже да се налазе у истој фази.

пример:

A, C, E
F, G
B, D

Честице које се налазе у истој фази осциловања имају имају исту елонгацију, исти смер кретања и исту брзину осциловања.

Растојање између две најближе честице које се налазе у истој фази осциловања назива се таласна дужина.

Таласна дужина је растојање до кога се осциловање преноси за време од једног периода.

Таласна дужина се означава грчким словом ламбда ( $\lambda$ ), а мери се у метрима.

Брзина простирања таласа и брзина осциловања:

Брзина таласа односи се на процес преношења осцилација од једне до друге честице средине, а брзина осциловања се везује за кретање честица око равнотежног положаја.

Брзина простирања таласа – упоредити са равномерним кретањем и повезати величине које описују ово кретање и кретање таласа:

$s=vt$ $\lambda=vТ$

Периода осциловања Т – време за које:

једна честица изврши једну осцилацију,
талас пређе растојање једнако таласној дужини $\lambda$ .

Пошто је: $T =\frac{1}{f}$

$\lambda=\frac{v}{f}$

$v=\lambda f$

Брзина простирања таласа једнака је производу даласне дужине и фреквенције осциловања.

(не анализирати као: брзина је утолико већа уколико је већа таласна дужина или фреквенција

већ: кроз исту средину могу да се простиру таласи различитих таласних дужина)

Брзина таласа зависи од физичких особина средине кроз коју се талас простире и од врсте таласа. При преласку из једне у другу средину мењају се његова брзина и таласна дужина, док фреквенција остаје иста (она зависи само од карактеристика извора).

Брзина трансверзалног таласа на затегнутој жици или конопцу:

$v=\sqrt{\frac{\sigma }{\rho }}$