Объясните возникновение сжатия и разрежения в продольных гармонических волнах.
Рассмотрим цилиндр с газом, в котором гармонически колеблется поршень с амплитудой
-
Поршень движется в сторону газа (момент
) и сдавливает слой газа возле себя. Концентрация молекул и давление вблизи поршня растут — возникает область сжатия. -
Затем поршень смещается в крайнее положение в другую сторону (момент
), пройдя расстояние . Газ у поршня расширяется, его давление уменьшается — возникает область разрежения. -
Когда поршень возвращается в исходное крайнее положение, он снова сжимает газ — образуется новая область сжатия.
Возникшее сжатие и разрежение передаются от слоя к слою газа, то есть движутся вдоль цилиндра: поэтому области сжатия и разрежения чередуются в пространстве, а частицы газа колеблются вдоль направления распространения волны. Расстояние между соседними областями наибольшего сжатия — длина волны.
Сжатие возникает, когда поршень (источник) движется в сторону газа и повышает давление и концентрацию молекул; разрежение — когда поршень отходит и давление у него падает. Поршень колеблется, поэтому сжатия и разрежения чередуются и бегут по газу как продольная гармоническая волна.
