גַל– תהליך התפשטות תנודות בתווך אלסטי.
גל מכני– הפרעות מכניות המתפשטות בחלל ונושאות אנרגיה.
סוגי גלים:
אורכי - חלקיקי המדיום מתנדנדים לכיוון התפשטות הגל - בכל המדיות האלסטיות;
איקס
כיוון תנודה
נקודות של הסביבה
רוחבי - חלקיקי המדיום מתנודדים בניצב לכיוון התפשטות הגל - על פני הנוזל.
איקס
סוגי גלים מכניים:
גלים אלסטיים - התפשטות של דפורמציות אלסטיות;
גלים על פני נוזל.
מאפייני גל:
תן א' להתנודד לפי החוק: 
.
ואז B מתנודד בהשהיה בזווית 
, איפה 
, כלומר
אנרגיית גל.
היא האנרגיה הכוללת של חלקיק אחד. אם חלקיקיםN, אז איפה 
- אפסילון, V - נפח.
אפסילון– אנרגיה ליחידת נפח של הגל – צפיפות אנרגיה נפחית.
שטף אנרגיית הגל שווה ליחס בין האנרגיה המועברת על ידי גלים דרך משטח מסוים לזמן שבמהלכו העברה זו מתבצעת: 
, וואט; 1 וואט = 1J/s.
צפיפות שטף האנרגיה - עוצמת גל- זרימת אנרגיה דרך יחידת שטח - ערך השווה לאנרגיה הממוצעת המועברת על ידי גל ליחידת זמן ליחידת שטח של החתך.
[W/m2]
.
וקטור Umov- וקטור I, המראה את כיוון התפשטות הגל ושווה לזרימת אנרגיית הגל העוברת דרך יחידת שטח מאונך לכיוון זה:
.
מאפיינים פיזיים של הגל:
אמפליטודה
אֹרֶך גַל
מהירות גל
עָצמָה
רטט:
גַל:
תנודות מורכבות (הרפיה) - שונה מסינוסואיד.
טרנספורמציה פורייה- כל פונקציה מחזורית מורכבת יכולה להיות מיוצגת כסכום של מספר פונקציות פשוטות (הרמוניות), שתקופותיהן הן כפולות של התקופה של הפונקציה המורכבת - זהו ניתוח הרמוני. מתרחש במנתחים. התוצאה היא הספקטרום ההרמוני של תנודה מורכבת:
ו
0 
נשמע -רעידות וגלים הפועלים על האוזן האנושית וגורמים לתחושת שמיעה.
רעידות קול וגלים הם מקרה מיוחד של רעידות וגלים מכניים. סוגי צלילים:
פשוט - הרמוני - מזלג כוונון
מורכב - אנהרמוני - דיבור, מוזיקה
גוונים- צליל, שהוא תהליך תקופתי:
טון מורכב ניתן לפרק לפשוטים. התדר הנמוך ביותר של פירוק כזה הוא הטון הבסיסי, לשאר ההרמוניות (צלילים העליונים) יש תדרים השווים ל-2 
אַחֵר. קבוצה של תדרים המציינת את עוצמתם היחסית היא הספקטרום האקוסטי.
רעש -צליל עם תלות זמן מורכבת שאינה חוזרת על עצמה (רשרוש, חריקות, מחיאות כפיים). הספקטרום הוא רציף.
מאפיינים פיזיים של צליל:
מאפייני תחושת השמיעה:
גוֹבַהנקבע על פי תדירות גל הקול. ככל שהתדר גבוה יותר, כך הטון גבוה יותר. הצליל בעוצמה גדולה יותר נמוך יותר.
גָוֶן- נקבע על ידי הספקטרום האקוסטי. ככל שיותר צלילים, הספקטרום עשיר יותר.
כרך- מאפיין את רמת התחושה השמיעתית. תלוי בעוצמת הקול ובתדירות. פסיכופיזי חוק וובר-פכנר: אם תגביר את הגירוי באופן אקספוננציאלי (באותו מספר פעמים), אז התחושה של גירוי זה תגבר בהתקדמות האריתמטית (באותה כמות).
, כאשר E הוא עוצמה (נמדדת בפונים); 
- רמת עוצמה (נמדדת בבל). 1 בל - שינוי ברמת העוצמה, המתאים לשינוי בעוצמת הצליל פי 10. K - מקדם מידתיות, תלוי בתדירות ובעוצמה.
הקשר בין עוצמת הקול ועוצמת הקול הוא עקומות עוצמה שוות, הבנויים על נתונים ניסיוניים (הם יוצרים צליל בתדר של 1 קילו-הרץ, משנים את העוצמה עד שמתעוררת תחושה שמיעתית בדומה לתחושת עוצמת הקול של הצליל הנחקר). לדעת את העוצמה והתדירות, אתה יכול למצוא את הרקע.
אודיומטריה- שיטה למדידת חדות השמיעה. המכשיר הוא אודיומטר. העקומה המתקבלת היא אודיוגרמה. סף תחושת השמיעה בתדרים שונים נקבע ומשווה.
מד רעש - מדידת רמת רעש.
במרפאה: אוקולטציה - סטטוסקופ / טלפון. פונדוסקופ הוא קפסולה חלולה עם ממברנה וצינורות גומי.
פונוקרדיוגרפיה - רישום גרפי של רקעים ואושושים בלב.
הַקָשָׁה.
אולטרסאונד– רעידות וגלים מכאניים בתדר מעל 20 קילו-הרץ עד 20 מגה-הרץ. פולטי אולטרסאונד הם פולטים אלקטרו-מכאניים המבוססים על האפקט הפיאזואלקטרי (זרם חילופין לאלקטרודות, שביניהם קוורץ).
אורך הגל של האולטרסאונד קטן מאורך הגל של הקול: 1.4 מ' - קול במים (1 קילו-הרץ), 1.4 מ"מ - אולטרסאונד במים (1 מגה-הרץ). אולטרסאונד משתקף היטב בגבול השריר העצם-פריוסטאום. אולטרסאונד לא יחדור לגוף האדם אם הוא לא משומן בשמן (שכבת אוויר). מהירות ההתפשטות של אולטרסאונד תלויה בסביבה. תהליכים פיזיקליים: מיקרווויברציות, הרס של ביומאקרומולקולות, מבנה מחדש ופגיעה של ממברנות ביולוגיות, השפעה תרמית, הרס של תאים ומיקרואורגניזמים, קוויטציה. במרפאה: אבחון (אנצפלוגרף, קרדיוגרף, אולטרסאונד), פיזיותרפיה (800 קילו-הרץ), אזמל אולטראסוני, תעשיית התרופות, אוסטאוסינתזה, עיקור.
אינפרסאונד– גלים בתדר נמוך מ-20 הרץ. פעולה שלילית - תהודה בגוף.
רעידות. פעולה מועילה ומזיקה. לְעַסוֹת. מחלת רטט.
אפקט דופלר– שינוי בתדירות הגלים הנקלטים על ידי הצופה (מקלט גל) עקב התנועה היחסית של מקור הגל והצופה.
מקרה 1: N מתקרב ל-I.
מקרה 2: ומתקרב ל-N.
מקרה 3: התקרבות ומרחק של I ו-H זה מזה:
מערכת: מחולל קולי - מקלט - חסר תנועה ביחס למדיום. האובייקט זז. הוא מקבל אולטרסאונד בתדירות 
, משקף אותו, שולח אותו למקלט, שמקבל גל קולי בתדר 
. הפרש תדרים - שינוי תדר דופלר:
. הוא משמש לקביעת מהירות זרימת הדם, מהירות התנועה של השסתומים.
עם גלים מכל מקור, בתנאים מסוימים, ניתן להבחין בארבע תופעות המפורטות להלן, אותן נשקול באמצעות הדוגמה של גלי קול באוויר וגלים על פני המים.
השתקפות של גלים.בואו נעשה ניסוי עם מחולל זרם תדר שמע שאליו מחובר רמקול (רמקול), כפי שמוצג באיור. "א". נשמע קול שריקה. בקצה השני של השולחן, שמנו מיקרופון המחובר לאוסילוסקופ. מכיוון שגל סינוס עם משרעת קטנה מופיע על המסך, זה אומר שהמיקרופון קולט צליל חלש.
כעת נניח לוח על גבי השולחן, כפי שמוצג באיור "ב". מכיוון שהמשרעת במסך האוסילוסקופ גדלה, המשמעות היא שהצליל המגיע למיקרופון נעשה חזק יותר. זה וניסויים רבים אחרים מצביעים על כך לגלים מכניים מכל מוצא יש את היכולת להשתקף מהממשק בין שני מדיה.
שבירה של גלים.נפנה לדמות, המציגה את הגלים הזורמים על הרדודים של החוף (מבט מלמעלה). צבע אפור-צהוב מתאר את החוף החולי, וכחול - החלק העמוק של הים. ביניהם יש גדת חול - מים רדודים.
גלים העוברים במים עמוקים מתפשטים בכיוון החץ האדום. במקום עלייה על שרטון, הגל נשבר, כלומר משנה את כיוון ההתפשטות. לכן, החץ הכחול המציין את הכיוון החדש של התפשטות הגל ממוקם אחרת.
זה ותצפיות רבות אחרות מראות זאת גלים מכניים מכל מוצא יכולים להישבר כאשר תנאי ההתפשטות משתנים, למשל, בממשק בין שני מדיה.
עקיפה של גלים.בתרגום מלטינית "diffractus" פירושו "שבור". בפיזיקה עקיפה היא סטייה של גלים מהתפשטות ישר באותו מדיום, מה שמוביל לעיגול המכשולים שלהם.
עכשיו תסתכל על תבנית נוספת של גלים על פני הים (מבט מהחוף). גלים הרצים לעברנו מרחוק מוסתרים על ידי סלע גדול משמאל, אך במקביל הם מקיפים אותו חלקית. הסלע הקטן יותר מימין אינו מהווה כלל מכשול בפני הגלים: הם מקיפים אותו לחלוטין, מתפשטים באותו כיוון.
הניסיון מלמד על כך עקיפה מתבטאת בצורה הברורה ביותר אם אורך הגל המתרחש גדול מממדי המכשול.מאחוריו מתפשט הגל כאילו לא היה מכשול.
הפרעות גל.שקלנו את התופעות הקשורות להתפשטות של גל בודד: השתקפות, שבירה ודיפרקציה. שקול כעת את ההתפשטות עם סופרפוזיציה של שני גלים או יותר זה על זה - תופעת הפרעות(מהלטינית "אינטר" - הדדית ו"ferio" - אני מכה). בואו נחקור את התופעה הזו בניסוי.
חבר שני רמקולים המחוברים במקביל למחולל זרם תדר השמע. מקלט הקול, כמו בניסוי הראשון, יהיה מיקרופון המחובר לאוסילוסקופ.
בואו נתחיל להזיז את המיקרופון ימינה. האוסילוסקופ יראה שהסאונד הולך ונחלש, למרות העובדה שהמיקרופון מתרחק מהרמקולים. נחזיר את המיקרופון לקו האמצעי בין הרמקולים, ואז נזיז אותו שמאלה, שוב הרחק מהרמקולים. האוסילוסקופ יראה לנו שוב את ההנחתה, ולאחר מכן את ההגברה של הצליל.
זה ועוד ניסויים רבים אחרים מראים זאת בחלל שבו מתפשטים מספר גלים, ההפרעה שלהם עלולה להוביל להופעת אזורים מתחלפים עם הגברה והנחתה של תנודות.
גל מכני או אלסטי הוא תהליך התפשטות של תנודות בתווך אלסטי. למשל, האוויר מתחיל להתנודד סביב מיתר רוטט או חרוט רמקול – המיתר או הרמקול הפכו למקורות של גל קול.
להתרחשות של גל מכני, יש לעמוד בשני תנאים - נוכחות של מקור גל (זה יכול להיות כל גוף מתנודד) ותווך אלסטי (גז, נוזל, מוצק).
גלה את הסיבה לגל. מדוע חלקיקי המדיום המקיפים כל גוף מתנודד נכנסים גם הם לתנועה נדנדת?
הדגם הפשוט ביותר של מדיום אלסטי חד מימדי הוא שרשרת כדורים המחוברים בקפיצים. כדורים הם מודלים של מולקולות, הקפיצים המחברים ביניהם מדגמים את כוחות האינטראקציה בין מולקולות.
נניח שהכדור הראשון מתנודד בתדירות ω. קפיץ 1-2 מעוות, נוצר בו כוח אלסטי, המשתנה בתדירות ω. תחת פעולתו של כוח חיצוני המשתנה מעת לעת, הכדור השני מתחיל לבצע תנודות מאולצות. מכיוון שתנודות מאולצות מתרחשות תמיד בתדירות הכוח המניע החיצוני, תדירות התנודה של הכדור השני תחפוף לתדירות התנודה של הראשון. עם זאת, התנודות המאולצות של הכדור השני יתרחשו בהשהיית פאזה מסוימת ביחס לכוח המניע החיצוני. במילים אחרות, הכדור השני יתחיל להתנודד מעט מאוחר יותר מהכדור הראשון.
הרעידות של הכדור השני יגרמו לעיוות המשתנה מעת לעת של הקפיץ 2-3, מה שיגרום לכדור השלישי להתנודד, וכן הלאה. לפיכך, כל הכדורים בשרשרת יהיו מעורבים לסירוגין בתנועה תנודה בתדירות התנודה של הכדור הראשון.
ברור שהגורם להתפשטות הגלים בתווך אלסטי הוא נוכחות של אינטראקציה בין מולקולות. תדר התנודה של כל החלקיקים בגל זהה וחופף לתדר התנודה של מקור הגל.
על פי אופי תנודות החלקיקים בגל, גלים מחולקים לגלים רוחביים, אורכיים ושטחיים.
בְּ גל אורךחלקיקים מתנודדים לאורך כיוון התפשטות הגל.
התפשטות גל אורכי קשורה להתרחשות של עיוות מתיחה-דחיסה במדיום. באזורים המתוחים של המדיום נצפית ירידה בצפיפות החומר - נדירה. באזורים דחוסים של המדיום, להיפך, יש עלייה בצפיפות החומר - מה שנקרא עיבוי. מסיבה זו, גל אורכי הוא תנועה במרחב של אזורים של עיבוי ונדיר.
עיוות מתיחה יכול להתרחש בכל תווך אלסטי, כך שגלים אורכיים יכולים להתפשט בגזים, נוזלים ומוצקים. דוגמה לגל אורכי היא קול.
בְּ גל גזירהחלקיקים מתנודדים בניצב לכיוון התפשטות הגל.
התפשטות גל רוחבי קשורה להתרחשות של עיוות גזירה במדיום. סוג זה של דפורמציה יכול להתקיים רק במוצקים, ולכן גלים רוחביים יכולים להתפשט רק במוצקים. דוגמה לגל גזירה הוא גל S סיסמי.
גלי פני השטחלהתרחש בממשק בין שתי מדיה. לחלקיקים המתנודדים של המדיום יש גם רכיבים רוחביים, מאונכים לפני השטח וגם רכיבים אורכיים של וקטור התזוזה. במהלך התנודות שלהם, חלקיקי המדיום מתארים מסלולים אליפטיים במישור הניצב לפני השטח ועובר בכיוון התפשטות הגל. דוגמה לגלי פני השטח הם גלים על פני המים וגלים סיסמיים L - גליים.
חזית הגל היא מוקד הנקודות אליהן מגיע תהליך הגל. צורת חזית הגלים יכולה להיות שונה. הנפוצים ביותר הם גלים מישוריים, כדוריים וגלים גליליים.
שימו לב שחזית הגל נמצאת תמיד אֲנָכִיכיוון הגל! כל הנקודות של חזית הגל יתחילו להתנודד בשלב אחד.
כדי לאפיין את תהליך הגל, מוצגות הכמויות הבאות:
1. תדר גליםν הוא תדר התנודה של כל החלקיקים בגל.
2. משרעת גל A היא משרעת התנודה של החלקיקים בגל.
3. מהירות גלυ הוא המרחק שבו מתפשט תהליך הגל (הפרעה) ליחידת זמן.
שימו לב - מהירות הגל ומהירות התנודה של חלקיקים בגל הם מושגים שונים! מהירות הגל תלויה בשני גורמים: סוג הגל והמדיום שבו הגל מתפשט.
התבנית הכללית היא כדלקמן: מהירותו של גל אורך במוצק גדולה יותר מאשר בנוזל, והמהירות בנוזלים, בתורה, גדולה ממהירותו של גל בגזים.
לא קשה להבין את הסיבה הפיזית לסדירות זו. הסיבה להתפשטות הגלים היא האינטראקציה של מולקולות. באופן טבעי, ההפרעה מתפשטת מהר יותר במדיום שבו האינטראקציה של מולקולות חזקה יותר.
באותו מדיום הסדירות שונה - מהירות הגל האורכי גדולה ממהירות הגל הרוחבי.
לדוגמה, המהירות של גל אורך במוצק, כאשר E הוא מודול האלסטי (מודול יאנג) של החומר, ρ הוא צפיפות החומר.
מהירות גלי הגזירה במוצק, כאשר N הוא מודול הגזירה. מאז לכל החומרים , אז . אחת השיטות לקביעת המרחק למקור רעידת אדמה מבוססת על ההבדל במהירויות של גלים סיסמיים אורכיים ורוחביים.
מהירותו של גל רוחבי בחוט או מיתר מתוח נקבעת על ידי כוח המתח F והמסה ליחידת אורך μ:
4. אֹרֶך גַלλ הוא המרחק המינימלי בין נקודות שמתנודדות באופן שווה.
עבור גלים הנעים על פני המים, אורך הגל מוגדר בקלות כמרחק בין שתי גבנוניות סמוכות או שקעים סמוכים.
עבור גל אורכי, ניתן למצוא את אורך הגל כמרחק בין שני ריכוזים סמוכים או נדירות.
5. בתהליך התפשטות הגל, חלקים מהמדיום מעורבים בתהליך נדנוד. תווך מתנודד, ראשית, נע, ולכן יש לו אנרגיה קינטית. שנית, המדיום שדרכו עובר הגל מעוות, ולכן יש לו אנרגיה פוטנציאלית. קל לראות שהתפשטות הגלים קשורה להעברת אנרגיה לחלקים לא נרגשים של המדיום. כדי לאפיין את תהליך העברת האנרגיה, אנו מציגים עוצמת גל אני.
נושאים של מקודד USE: גלים מכניים, אורך גל, צליל.
גלים מכניים - זהו תהליך התפשטות בחלל של תנודות של חלקיקים של תווך אלסטי (מוצק, נוזל או גזי).
נוכחותן של תכונות אלסטיות בתווך היא תנאי הכרחי להתפשטות הגלים: העיוות המתרחש בכל מקום, עקב אינטראקציה של חלקיקים שכנים, מועבר ברציפות מנקודה אחת של המדיום לאחרת. סוגים שונים של דפורמציות יתאימו לסוגים שונים של גלים.
גלים אורכיים ורוחביים.
הגל נקרא אֹרכִּי, אם חלקיקי המדיום מתנדנדים במקביל לכיוון התפשטות הגל. גל אורך מורכב ממתיחות ולחץ לסירוגין. על איור. 1 מציג גל אורכי, שהוא תנודה של שכבות שטוחות של המדיום; הכיוון שלאורכו מתנודדות השכבות עולה בקנה אחד עם כיוון התפשטות הגל (כלומר, בניצב לשכבות).
גל נקרא רוחבי אם חלקיקי המדיום מתנודדים בניצב לכיוון התפשטות הגל. גל רוחבי נגרם על ידי עיוות גזירה של שכבה אחת של המדיום ביחס לאחרת. על איור. 2, כל שכבה מתנדנדת לאורך עצמה, והגל נע בניצב לשכבות.
גלים אורכיים יכולים להתפשט במוצקים, נוזלים וגזים: בכל המדיות הללו מתרחשת תגובה אלסטית לדחיסה, שבעקבותיה תהיה דחיסה ונדירות רצים בזה אחר זה.
עם זאת, לנוזלים וגזים, בניגוד למוצקים, אין גמישות ביחס לגזירה של השכבות. לכן, גלים רוחביים יכולים להתפשט במוצקים, אך לא בתוך נוזלים וגזים*.
חשוב לציין שבמהלך מעבר הגל חלקיקי המדיום מתנודדים ליד עמדות שיווי משקל קבועות, כלומר בממוצע נשארים במקומם. הגל כך
העברת אנרגיה ללא העברת חומר.
הכי קל ללמוד גלים הרמוניים. הם נגרמים מהשפעה חיצונית על הסביבה, המשתנה בהתאם לחוק ההרמוני. כאשר גל הרמוני מתפשט, חלקיקי המדיום מבצעים תנודות הרמוניות בתדר השווה לתדירות הפעולה החיצונית. בעתיד, נגביל את עצמנו לגלים הרמוניים.
הבה נבחן את תהליך התפשטות הגלים ביתר פירוט. הבה נניח שחלקיק כלשהו של המדיום (חלקיק) החל להתנודד עם נקודה . פועל על חלקיק שכן, הוא ימשוך אותו יחד איתו. החלקיק, בתורו, ימשוך איתו את החלקיק וכו'. כך ייווצר גל שבו כל החלקיקים יתנדנדו עם נקודה.
עם זאת, לחלקיקים יש מסה, כלומר, יש להם אינרציה. לוקח קצת זמן לשנות את המהירות שלהם. כתוצאה מכך, החלקיק בתנועתו יפגר מעט מאחורי החלקיק, החלקיק יפגר מאחורי החלקיק וכו'. כאשר החלקיק יסיים את התנודה הראשונה לאחר זמן מה ויתחיל את השנייה, החלקיק יתחיל את התנודה הראשונה שלו, הממוקמת ב- מרחק מסוים מהחלקיק.
אז, במשך זמן השווה לתקופת תנודות החלקיקים, ההפרעה של המדיום מתפשטת למרחק . המרחק הזה נקרא אֹרֶך גַל.התנודות של החלקיק יהיו זהות לתנודות החלקיק, התנודות של החלקיק הבא יהיו זהות לתנודות החלקיק וכו'. התנודות, כביכול, מתרבות את עצמן במרחק ניתן לקרוא תקופת תנודה מרחבית; יחד עם פרק הזמן, זה המאפיין החשוב ביותר של תהליך הגל. בגל אורכי, אורך הגל שווה למרחק בין דחיסות סמוכות או נדירות (איור 1). ברוחבי - המרחק בין גבנוניות או שקעים סמוכים (איור 2). באופן כללי, אורך הגל שווה למרחק (לאורך כיוון התפשטות הגל) בין שני החלקיקים הקרובים ביותר של התווך שמתנדנדים באותו אופן (כלומר, בהפרש פאזה שווה ל).
מהירות התפשטות הגלים הוא היחס בין אורך הגל לתקופת התנודה של חלקיקי המדיום:
תדירות הגל היא תדירות תנודות החלקיקים:
מכאן אנו מקבלים את הקשר בין מהירות הגל, אורך הגל והתדר:
. (1)
נשמע.
גלי קול במובן הרחב, כל גל המתפשט בתווך אלסטי נקרא. במובן צר נשמעהנקראים גלי קול בטווח התדרים שבין 16 הרץ ל-20 קילוהרץ, הנתפסים על ידי האוזן האנושית. מתחת לטווח זה נמצא השטח אינפרסאונד, מעל - שטח אולטרסאונד.
המאפיינים העיקריים של צליל הם כרךו גוֹבַה.
עוצמת הקול נקבעת על ידי משרעת תנודות הלחץ בגל הקול ונמדדת ביחידות מיוחדות - דציבלים(dB). אז, עוצמת הקול של 0 dB הוא סף השמיעה, 10 dB הוא תקתוק של שעון, 50 dB הוא שיחה רגילה, 80 dB הוא צרחה, 130 dB הוא הגבול העליון של השמיעה (מה שנקרא סף כאב).
טוֹן - זהו הצליל שגוף משמיע ויוצר רעידות הרמוניות (למשל מזלג כוונון או מיתר). הגובה נקבע לפי התדירות של התנודות הללו: ככל שהתדר גבוה יותר, כך הצליל נראה לנו גבוה יותר. אז, על ידי משיכת החוט, אנו מגדילים את תדירות התנודות שלו, ובהתאם, את הגובה.
מהירות הקול במדיות שונות שונה: ככל שהמדיום אלסטי יותר, כך הקול מתפשט בו מהר יותר. בנוזלים, מהירות הקול גדולה יותר מאשר בגזים, ובמוצקים היא גדולה יותר מאשר בנוזלים.
לדוגמה, מהירות הקול באוויר בשעה היא כ-340 מ' לשנייה (נוח לזכור אותה כ"שליש קילומטר לשנייה") *. במים מתפשט הקול במהירות של כ-1500 מ' לשנייה, ובפלדה - כ-5000 מ' לשנייה.
שים לב ש תדירותצליל ממקור נתון בכל המדיה זהה: חלקיקי המדיום עושים תנודות מאולצות בתדירות מקור הקול. על פי נוסחה (1), אנו מסיקים כי כאשר עוברים ממדיום אחד למשנהו, יחד עם מהירות הקול, אורך גל הקול משתנה.
גלים מכניים
אם תנודות של חלקיקים מתרגשות בכל מקום של תווך מוצק, נוזלי או גזי, אז עקב האינטראקציה של אטומים ומולקולות של המדיום, תנודות מתחילות להיות מועברות מנקודה אחת לאחרת במהירות סופית. תהליך ההתפשטות של תנודות בתווך נקרא גַל .
גלים מכנייםהם מסוגים שונים. אם בגל חלקיקי המדיום חווים תזוזה בכיוון המאונך לכיוון ההתפשטות, אזי הגל נקרא רוחבי . דוגמה לגל מסוג זה יכולים להיות גלים העוברים לאורך גומייה מתוחה (איור 2.6.1) או לאורך מיתר.
אם תזוזה של חלקיקי המדיום מתרחשת בכיוון התפשטות הגל, אז הגל נקרא אֹרכִּי . גלים במוט אלסטי (איור 2.6.2) או גלי קול בגז הם דוגמאות לגלים כאלה.
לגלים על פני הנוזל יש גם רכיבים רוחביים וגם אורך.
גם בגלים רוחביים וגם באורך, אין העברה של חומר לכיוון התפשטות הגל. בתהליך ההתפשטות, חלקיקי המדיום רק מתנודדים סביב עמדות שיווי המשקל. עם זאת, גלים נושאים את האנרגיה של תנודות מנקודה אחת של המדיום לאחרת.
תכונה אופיינית של גלים מכניים היא שהם מתפשטים במדיה חומרית (מוצק, נוזל או גזי). ישנם גלים שיכולים להתפשט גם בוואקום (למשל גלי אור). עבור גלים מכניים, נדרש מדיום בעל יכולת לאגור אנרגיה קינטית ופוטנציאלית. לכן, הסביבה חייבת להיות תכונות אינרטיות ואלסטיות. בסביבות אמיתיות, מאפיינים אלו מפוזרים בכל הכרך. כך, למשל, לכל אלמנט קטן של גוף מוצק יש מסה וגמישות. בצורה הכי פשוטה דגם חד מימדיגוף מוצק יכול להיות מיוצג כאוסף של כדורים וקפיצים (איור 2.6.3).
גלים מכניים אורכיים יכולים להתפשט בכל אמצעי - מוצק, נוזלי וגזי.
אם במודל חד מימדי של גוף קשיח כדור אחד או יותר יוזזו בכיוון מאונך לשרשרת, אזי יתרחש דפורמציה לִגזוֹז. הקפיצים המעוותים תחת תזוזה כזו יטו להחזיר את החלקיקים שנעקרו למצב שיווי המשקל. במקרה זה, כוחות אלסטיים יפעלו על החלקיקים הקרובים ביותר שלא נעקרו, וינטו להסיט אותם ממצב שיווי המשקל. כתוצאה מכך, גל רוחבי יעבור לאורך השרשרת.
בנוזלים ובגזים, עיוות גזירה אלסטי אינו מתרחש. אם שכבה אחת של נוזל או גז נעקרה במרחק מסוים ביחס לשכבה הסמוכה, אז לא יופיעו כוחות משיקים בגבול בין השכבות. הכוחות הפועלים על הגבול של נוזל ומוצק, כמו גם הכוחות בין שכבות סמוכות של נוזל, מופנים תמיד לאורך הנורמלי לגבול - אלו הם כוחות לחץ. כך גם לגבי מדיה גזית. כתוצאה מכך, גלים רוחביים אינם יכולים להתקיים במדיה נוזלית או גזית.
עניין ניכר לתרגול הם פשוטים גלי הרמוניים או סינוסים . הם מאופיינים אמפליטודהאתנודות חלקיקים, תדירותוו אֹרֶך גַלλ. גלים סינוסואידים מתפשטים במדיה הומוגנית עם מהירות קבועה מסוימת υ.
הֲטָיָה y (איקס, ט) חלקיקים של התווך ממיקום שיווי המשקל בגל סינוסואיד תלוי בקואורדינטה איקסעל סרן שׁוֹר, שלאורכו מתפשט הגל, ומזמן טבחוק.