Хвилі

Набігають хвилі сині.
Зелені? Ні, сині.
Як хамелеонів мільйони,
Колір міняючи на вітрі.

Ось переді мною море блакитне,
Хлюпає хвиля, хвиля.
Знаю, про що, про що
Шепоче вона, вона.
Шепоче вона про те, що немає межі
Снам і мріям, мріям.
І все кличе, кличе
До дальнім місць, місць.

Н. Матвєєва

Уявімо собі, що поруч з математичним маятником знаходиться інший точно такий же маятник (рис. 62, А). Площини, в яких гойдаються маятники, збігаються. Відведемо перший маятник в напрямку, протилежному тому, де знаходиться другий, і відпустимо його. Маятник почне рух, пройде точку рівноваги і зачепить сусідній маятник, передавши йому свій імпульс.
Рис. 62. Хвилі: А – поздовжні; Б – поперечні.
Довжина хвилі (λ) – це відстань між найближчими горбами або западинами поперечної хвилі (В) або відстань між найближчими згущеннями або разрежениями поздовжньої хвилі (Г)

У цьому випадку відбувається пружне зіткнення, при якому тіла не злипаються, а відскакують в протилежних напрямках. Придбавши імпульс, другий маятник почне своє власне хитання, а перший після удару буде рухатися в протилежному напрямку. Виходить, що другий маятник виконає точно таке ж коливальний рух, що і перший, але тільки з запізненням. Тепер уявімо, що за другим маятником знаходиться третій, за ним четвертий і т. Д. Послідовно штовхаючи один одного, з часом всі вони будуть коливатися з однаковою частотою і амплітудою, але кожен з них буде здійснювати своє коливання через деякий час після попереднього. Перший маятник, повернувшись після зіткнення з другим у вихідне положення, почне нове коливання, і весь процес повториться. Таке явище, в якому коливання послідовно передаються з одних точок простору в інші, називають хвилею. Можна сказати, що хвиля являє собою коливання, що розповсюджується в просторі. Якщо система маятників або інша хвильова система є ідеальною, т. Е. В ній не діють сили, що заважають руху, то хвилі по ній пройдуть від першого до останнього маятника, не змінюючи амплітуди. Це означає, що така хвиля поширюється без загасання, т. Е. Є незгасаючої. В реальній системі чим далі від першого маятника знаходиться інший маятник, тим слабкіше будуть його коливання, поки на великій відстані вони зовсім не зникнуть. Таку хвилю називають загасаючої.
Припустимо, що ми маємо справу з незгасаючої хвилею, і подивимося, як вона виглядає в кожен момент часу. Послідовно розглядаючи її окремі ділянки, ми побачимо, що в деяких з них сусідні маятники знаходяться близько один від одного, так як вони тільки що зіткнулися або ось-ось зіткнуться. В інших місцях ми побачимо, що відстань між ними досить велика, так як один з них у цей момент просунувся максимально вперед, а інший максимально назад від точки рівноваги. Якщо тепер побудувати графік, де по всій довжині нашої системи будуть позначені відстані між сусідніми маятниками, то вийде лінія, яка описується синусоїдою. Таку форму коливань називають гармонійною (див. § 21).

Посилання на основну публікацію