আপনি জলে পাথর নিক্ষেপ করে যান্ত্রিক তরঙ্গ কী তা কল্পনা করতে পারেন। যে বৃত্তগুলি এটির উপর প্রদর্শিত হয় এবং ট্রাফ এবং শিলাগুলি পর্যায়ক্রমে যান্ত্রিক তরঙ্গগুলির একটি উদাহরণ। তাদের সারমর্ম কি? যান্ত্রিক তরঙ্গ হল ইলাস্টিক মিডিয়াতে কম্পন প্রচারের প্রক্রিয়া।
তরল পৃষ্ঠের উপর তরঙ্গ
তরলের কণার উপর আন্তঃআণবিক শক্তি এবং মাধ্যাকর্ষণ শক্তির প্রভাবের কারণে এই ধরনের যান্ত্রিক তরঙ্গ বিদ্যমান। মানুষ দীর্ঘ সময়ের জন্য এই ঘটনা অধ্যয়ন করা হয়েছে. সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য হল সমুদ্র এবং সমুদ্রের ঢেউ। বাতাসের গতি বৃদ্ধির সাথে সাথে তারা পরিবর্তিত হয় এবং তাদের উচ্চতা বৃদ্ধি পায়। তরঙ্গের আকারও আরও জটিল হয়ে ওঠে। সমুদ্রে, তারা ভীতিকর অনুপাতে পৌঁছাতে পারে। শক্তির সবচেয়ে স্পষ্ট উদাহরণগুলির মধ্যে একটি হল সুনামি যা তার পথের সমস্ত কিছুকে ভাসিয়ে নিয়ে যায়৷
সমুদ্র এবং সমুদ্রের তরঙ্গের শক্তি
যখন তীরে পৌঁছায়, সমুদ্রের ঢেউ গভীরতার তীব্র পরিবর্তনের সাথে বৃদ্ধি পায়। তারা কখনও কখনও কয়েক মিটার উচ্চতায় পৌঁছায়। এই মুহুর্তে, জলের বিশাল ভরের গতিশক্তি উপকূলীয় বাধাগুলিতে স্থানান্তরিত হয়, যা এর প্রভাবে দ্রুত ধ্বংস হয়ে যায়। সার্ফের শক্তি কখনও কখনও বিশাল মূল্যে পৌঁছে যায়৷
ইলাস্টিক তরঙ্গ
মেকানিক্সে, শুধুমাত্র তরলের পৃষ্ঠের কম্পনই নয়, তথাকথিত স্থিতিস্থাপক তরঙ্গগুলিও অধ্যয়ন করা হয়। এগুলি হ'ল বিভ্রান্তি যা তাদের মধ্যে স্থিতিস্থাপক শক্তির ক্রিয়াকলাপের অধীনে বিভিন্ন মিডিয়াতে প্রচার করে। ভারসাম্যের অবস্থান থেকে একটি প্রদত্ত মাধ্যমের কণার কোনো বিচ্যুতিই এই ধরনের গোলযোগ। স্থিতিস্থাপক তরঙ্গের একটি ভাল উদাহরণ হল একটি দীর্ঘ দড়ি বা রাবার টিউব যা এক প্রান্তে কিছুর সাথে সংযুক্ত। আপনি যদি এটিকে শক্ত করে টেনে নেন, এবং তারপরে পার্শ্বীয় তীক্ষ্ণ নড়াচড়ার মাধ্যমে এটির দ্বিতীয় (অনির্দিষ্ট) প্রান্তে একটি ঝামেলা তৈরি করেন, তাহলে আপনি দেখতে পাবেন কিভাবে এটি দড়ির পুরো দৈর্ঘ্য বরাবর সাপোর্ট পর্যন্ত "চালিয়েছে" এবং পিছনে প্রতিফলিত হয়৷
যান্ত্রিক তরঙ্গের উৎস
প্রাথমিক গোলযোগ মাঝারি একটি তরঙ্গ চেহারা বাড়ে. এটি কিছু বিদেশী শরীরের ক্রিয়া দ্বারা সৃষ্ট হয়, যাকে পদার্থবিজ্ঞানে তরঙ্গের উত্স বলা হয়। এটি একটি দড়ি দোলানো একজন ব্যক্তির হাত বা জলে ছুঁড়ে দেওয়া নুড়ি হতে পারে। ক্ষেত্রে যখন উত্সের ক্রিয়া স্বল্পস্থায়ী হয়, একটি নির্জন তরঙ্গ প্রায়শই মাঝারিটিতে উপস্থিত হয়। যখন "বিরক্তকারী" দীর্ঘ দোলনীয় নড়াচড়া করে, তখন একের পর এক তরঙ্গ দেখা দিতে থাকে।
যান্ত্রিক তরঙ্গের সংঘটনের শর্ত
এই ধরনের দোলন সবসময় গঠিত হয় না। তাদের উপস্থিতির জন্য একটি প্রয়োজনীয় শর্ত হ'ল এটিকে প্রতিরোধকারী শক্তির মাধ্যমগুলির বিশৃঙ্খলার মুহুর্তে ঘটনা, বিশেষত, স্থিতিস্থাপকতা। তারা যখন দূরে সরে যায় তখন তারা প্রতিবেশী কণাকে কাছাকাছি নিয়ে আসে এবং যখন তারা একে অপরের কাছে আসে তখন তাদের একে অপরের থেকে দূরে ঠেলে দেয়। ইলাস্টিক বাহিনী দূর থেকে কাজ করছেকণার বিরক্তির উৎস, তাদের ভারসাম্যের বাইরে আনতে শুরু করে। সময়ের সাথে সাথে, মাধ্যমের সমস্ত কণা একটি দোলক গতিতে জড়িত থাকে। এই ধরনের দোলনের প্রচার হল তরঙ্গ।
একটি ইলাস্টিক মাধ্যমে যান্ত্রিক তরঙ্গ
একটি স্থিতিস্থাপক তরঙ্গে, একই সাথে 2 ধরনের গতি থাকে: কণা দোলন এবং বিক্ষিপ্ততা প্রচার। একটি অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গ হল একটি যান্ত্রিক তরঙ্গ যার কণাগুলি তার বিস্তারের দিক বরাবর দোদুল্যমান। একটি তির্যক তরঙ্গ হল একটি তরঙ্গ যার মাঝারি কণাগুলি তার প্রচারের দিক জুড়ে দোদুল্যমান।
যান্ত্রিক তরঙ্গের বৈশিষ্ট্য
একটি অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গে বিপর্যয়গুলি হল বিরল তরঙ্গ এবং সংকোচন, এবং একটি অনুপ্রস্থ তরঙ্গে তারা অন্যের তুলনায় মাঝারিটির কিছু স্তরের স্থানান্তর (স্থানচ্যুতি)। কম্প্রেশন বিকৃতি ইলাস্টিক বাহিনীর চেহারা দ্বারা অনুষঙ্গী হয়। এই ক্ষেত্রে, শিয়ার বিকৃতি একচেটিয়াভাবে কঠিন পদার্থে স্থিতিস্থাপক শক্তির উপস্থিতির সাথে সম্পর্কিত। বায়বীয় এবং তরল মিডিয়াতে, এই মিডিয়াগুলির স্তরগুলির স্থানান্তর উল্লিখিত বলের উপস্থিতির সাথে থাকে না। তাদের বৈশিষ্ট্যগুলির কারণে, অনুদৈর্ঘ্য তরঙ্গগুলি যে কোনও মিডিয়াতে প্রচার করতে পারে, অন্যদিকে অনুপ্রস্থ তরঙ্গগুলি কেবল কঠিন পদার্থে প্রচার করতে পারে৷
তরলের পৃষ্ঠে তরঙ্গের বৈশিষ্ট্য
একটি তরলের পৃষ্ঠের তরঙ্গ অনুদৈর্ঘ্য বা অনুপ্রস্থ নয়। তাদের একটি আরও জটিল, তথাকথিত অনুদৈর্ঘ্য-ট্রান্সভার্স চরিত্র রয়েছে। এই ক্ষেত্রে, তরল কণাগুলি একটি বৃত্তে বা প্রসারিত উপবৃত্ত বরাবর চলে। একটি তরল পৃষ্ঠের উপর কণার বৃত্তাকার গতি, এবং বিশেষ করে বৃহৎ দোলনের সময়, তাদের ধীর কিন্তু ক্রমাগত দ্বারা অনুষঙ্গী হয়তরঙ্গ প্রচারের দিকে অগ্রসর হচ্ছে। জলে যান্ত্রিক তরঙ্গের এই বৈশিষ্ট্যগুলিই তীরে বিভিন্ন সামুদ্রিক খাবারের উপস্থিতি ঘটায়৷
যান্ত্রিক তরঙ্গের ফ্রিকোয়েন্সি
যদি একটি স্থিতিস্থাপক মাধ্যমে (তরল, কঠিন, বায়বীয়) এর কণাগুলির কম্পন উত্তেজিত হয়, তবে তাদের মধ্যে মিথস্ক্রিয়ার কারণে এটি u গতিতে প্রচার করবে। সুতরাং, যদি একটি দোদুল্যমান দেহ একটি বায়বীয় বা তরল মাধ্যমে থাকে, তবে এর গতিবিধি এটি সংলগ্ন সমস্ত কণাতে প্রেরণ করা শুরু হবে। তারা পরবর্তীদের প্রক্রিয়ায় জড়িত করবে ইত্যাদি। এই ক্ষেত্রে, মাধ্যমটির একেবারে সমস্ত বিন্দু একই কম্পাঙ্কের সাথে দোলাতে শুরু করবে, দোলক বডির কম্পাঙ্কের সমান। এটি তরঙ্গের কম্পাঙ্ক। অন্য কথায়, এই মানটিকে বিন্দুর দোলন ফ্রিকোয়েন্সি হিসাবে চিহ্নিত করা যেতে পারে যেখানে তরঙ্গ প্রচারিত হয়।
এই প্রক্রিয়াটি কীভাবে ঘটে তা অবিলম্বে স্পষ্ট নাও হতে পারে। যান্ত্রিক তরঙ্গগুলি তার উত্স থেকে মাধ্যমের পরিধিতে দোলনীয় গতির শক্তি স্থানান্তরের সাথে জড়িত। ফলস্বরূপ, তথাকথিত পর্যায়ক্রমিক বিকৃতি দেখা দেয়, যা তরঙ্গ দ্বারা এক বিন্দু থেকে অন্য স্থানে বাহিত হয়। এই ক্ষেত্রে, মাধ্যমের কণাগুলি নিজেরাই তরঙ্গের সাথে চলে না। তারা তাদের ভারসাম্য অবস্থানের কাছাকাছি দোদুল্যমান। এই কারণেই একটি যান্ত্রিক তরঙ্গের প্রচারের সাথে পদার্থের এক স্থান থেকে অন্য স্থানে স্থানান্তর হয় না। যান্ত্রিক তরঙ্গের বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সি রয়েছে। অতএব, তারা রেঞ্জে বিভক্ত হয়েছিল এবং একটি বিশেষ স্কেল তৈরি করেছিল। ফ্রিকোয়েন্সি হার্টজ (Hz) এ পরিমাপ করা হয়।
মৌলিক সূত্র
যান্ত্রিক তরঙ্গ, যার গণনার সূত্রগুলি বেশ সহজ, অধ্যয়নের জন্য একটি আকর্ষণীয় বস্তু। তরঙ্গের গতি (υ) হল এর সামনের গতিবিধির গতি (সমস্ত বিন্দুর অবস্থান যেখানে এই মুহূর্তে মাধ্যমের দোলন পৌঁছেছে):
υ=√G/ ρ, যেখানে ρ হল মাধ্যমের ঘনত্ব, G হল স্থিতিস্থাপকতার মডুলাস।
গণনা করার সময়, একটি যান্ত্রিক তরঙ্গের গতিকে তরঙ্গ প্রক্রিয়ার সাথে জড়িত মাধ্যমের কণার গতির সাথে গুলিয়ে ফেলবেন না। সুতরাং, উদাহরণস্বরূপ, বায়ুতে একটি শব্দ তরঙ্গ 10 m/s এর অণুর গড় কম্পন গতির সাথে প্রচার করে, যখন স্বাভাবিক অবস্থায় একটি শব্দ তরঙ্গের গতি 330 m/s হয়।
ওয়েভ ফ্রন্ট অনেক আকারে আসে, যার মধ্যে সবচেয়ে সহজ হল:
• গোলাকার - একটি গ্যাসীয় বা তরল মাধ্যমের ওঠানামার কারণে ঘটে। এই ক্ষেত্রে, উৎস থেকে দূরত্বের বর্গের বিপরীত অনুপাতে তরঙ্গের প্রশস্ততা হ্রাস পায়।
• সমতল - একটি সমতল যা তরঙ্গ প্রচারের দিকে লম্ব। এটি ঘটে, উদাহরণস্বরূপ, একটি বন্ধ পিস্টন সিলিন্ডারে যখন এটি দোলা দেয়। একটি সমতল তরঙ্গ প্রায় ধ্রুবক প্রশস্ততা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। ব্যাঘাতের উৎস থেকে দূরত্বের সাথে এর সামান্য হ্রাস বায়বীয় বা তরল মাধ্যমের সান্দ্রতার ডিগ্রির সাথে সম্পর্কিত।
তরঙ্গদৈর্ঘ্য
তরঙ্গদৈর্ঘ্যের নীচে বোঝা যায় যে সময়ের মধ্যে এর সামনের দিকটি কত দূরত্ব অতিক্রম করবেমাধ্যমের কণার দোলনের সময়কাল সমান:
λ=υT=υ/v=2πυ/ ω, যেখানে T হল দোলনকাল, υ হল তরঙ্গের গতি, ω হল চক্রীয় কম্পাঙ্ক, ν হল মাঝারি বিন্দুগুলির দোলন কম্পাঙ্ক৷
যেহেতু একটি যান্ত্রিক তরঙ্গের প্রচারের গতি সম্পূর্ণরূপে মাধ্যমের বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভরশীল, তাই এর দৈর্ঘ্য λ একটি মাধ্যম থেকে অন্য মাধ্যমে পরিবর্তনের সময় পরিবর্তিত হয়। এই ক্ষেত্রে, দোলন ফ্রিকোয়েন্সি ν সবসময় একই থাকে। যান্ত্রিক এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গ একই রকম যে যখন তারা প্রচার করে তখন শক্তি স্থানান্তরিত হয়, কিন্তু কোন ব্যাপারই স্থানান্তরিত হয় না।
