เนื้อหา

• คลื่นแรงกระตุ้น
• คลื่นนิ่ง
• ความตึงเครียด
• คลื่นตามยาว
• เบลล์ในสุญญากาศ

คลื่นเครื่องกลเป็นแรงกระตุ้นที่เคลื่อนที่ผ่านตัวกลาง พวกมันขยายหรือบีบอัดสารในไม่ช้าขณะที่พวกมันเดินผ่านดังนั้นวัตถุที่เป็นของแข็งของเหลวและก๊าซสามารถทำหน้าที่เป็นคลื่นเชิงกลในขณะที่สูญญากาศทำให้พวกมันหยุด ตัวอย่างของคลื่นประเภทนี้คือแผ่นดินไหวเสียงและคลื่นของมหาสมุทร มีการทดลองที่สามารถแสดงการทำงานของคลื่นกลได้อย่างง่ายดายความแตกต่างระหว่างคลื่นตามขวางและคลื่นตามยาวและผลที่แรงดันไฟฟ้าปานกลางมีต่อพวกเขา

คลื่นเครื่องกลจำเป็นต้องใช้สื่อในการแพร่กระจายเช่นน้ำ (Photos.com/Photos.com/Getty Images)

คลื่นแรงกระตุ้น

มัดเชือกให้แน่นกับวัตถุที่ยึดติดกับผนังอย่างแน่นหนาเช่นราวบันได ถือเชือกและเดินออกจากผนังจนกว่าเชือกจะหลุดเล็กน้อย แกว่งขึ้นและลงอย่างรวดเร็วราวกับว่าคุณกำลังตีแส้ ขอให้สังเกตว่าคลื่นเดินทางตามความยาวของเชือกจากมือของคุณไปที่กำแพงและด้านหลัง กำแพง "สะท้อน" คลื่นกลับมาหาคุณ หากคุณดูอย่างใกล้ชิดคุณจะเห็นว่าคลื่นที่เคลื่อนกลับไปที่มือของคุณนั้นเป็นภาพสะท้อนกลับของคลื่นที่เคลื่อนที่ไปทางกำแพง ตามกฎข้อที่สามของนิวตันเมื่อคลื่นกระทบผนังมันตอบสนองต่อการเคลื่อนที่โดยการกดสายไปในทิศทางตรงกันข้าม ปฏิกิริยาของกำแพงนี้ทำให้เกิดการผกผันของคลื่น

คลื่นนิ่ง

ผูกเชือกระหว่างวัตถุสองชิ้นที่ยึดติดกับผนังอย่างแน่นหนาโดยปล่อยเชือกให้คลายออกเล็กน้อย หากคุณเลื่อนเชือกขึ้น ๆ ลง ๆ คลื่นจะเคลื่อนที่ไปมาระหว่างวัตถุทั้งสอง พยายามเขย่าเชือกให้เร็วขึ้นและช้าลง ในบางจุดจะมีการก่อตัวของคลื่นนิ่งนั่นคือมันจะปรากฏว่าคลื่นไม่เคลื่อนไหว ความยาวของคลื่นประเภทนี้เป็นเศษส่วนอย่างง่ายของระยะห่างระหว่างวัตถุทั้งสอง ตัวอย่างเช่นหากคุณเห็นคลื่นนิ่งที่มียอดและหุบเขาความยาวของมันจะเป็นระยะห่างระหว่างวัตถุอย่างแน่นอน หากมีสองยอดและสองหุบเขาความยาวคือครึ่งทางนั้น ยิ่งคุณขยับเชือกเร็วเท่าไหร่ก็จะยิ่งมีคลื่นนิ่งมากขึ้น

ความตึงเครียด

ตัดหนังยางแล้วเปลี่ยนเป็นแถบแทนที่จะเป็นวงกลม ดึงปลายไปยังจุดที่ยืดหยุ่นหยุดการคลาย เคลื่อนไหวบนยางยืดและสังเกตว่ามันสั่นสะเทือนแม้ว่าจะช้ามาก ดึงปลายยางยืดเพิ่มเติมเพิ่มความตึงเครียดและสร้างการเคลื่อนไหวอื่น สังเกตว่ามันสั่นเร็วขึ้น ยิ่งความตึงของยางยืดสูงขึ้นเท่าไหร่การสั่นสะเทือนก็เร็วขึ้นเท่านั้น

คลื่นตามยาว

วางของเล่นสปริงบนพื้นแข็งและยืดระหว่างคุณและคู่ของคุณ หากคุณเลื่อนสปริงจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งผลลัพธ์จะเป็นคลื่นตามขวางเช่นเดียวกับที่สร้างโดยเชือก การดึงปลายสปริงกลับมาอย่างรวดเร็วจะทำให้เกิดคลื่นตามยาวหรือแรงอัด คลื่นประเภทนี้ไม่ทำให้สปริงเคลื่อนที่ไปด้านข้าง แต่คลื่นเคลื่อนที่ไปในทิศทางของความยาวของฤดูใบไม้ผลิบีบอัดและยืดออก เช่นเดียวกับในคลื่นตามขวางคลื่นตามยาวจะสะท้อนกลับเมื่อถึงด้านอื่น คลื่นเสียงเป็นคลื่นอัดที่เกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลถูกบดขยี้และกระจายอยู่ในอากาศ

เบลล์ในสุญญากาศ

เตรียมอุปกรณ์ระฆังสูญญากาศไว้ในมือของคุณพร้อมแบตเตอรี่หกโวลต์และปั๊มสุญญากาศ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าฝาอ่างเก็บน้ำที่บรรจุกระดิ่งแน่นดีแล้ว เชื่อมต่อแบตเตอรี่เข้ากับระฆังแล้วคุณจะได้ยินเสียงมันดัง เชื่อมต่อปั๊มสูญญากาศเข้ากับท่อซึ่งควรติดกับช่องเปิดของอ่างเก็บน้ำ เปิดปั๊มสุญญากาศ เชื่อมต่อเสียงระฆังกับแบตเตอรี่อีกครั้ง ในขณะที่ปั๊มระบายอากาศออกจากอ่างเก็บน้ำเสียงของระฆังก็จะอ่อนแอลงจนแทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะได้ยินแม้ว่าเสียงปรบมือจะมาถึงระฆัง ถอดท่อและปลดปั๊ม เมื่ออากาศกลับมาที่อ่างเก็บน้ำคุณจะได้ยินเสียงระฆังอีกครั้ง คลื่นเชิงกลเช่นเสียงจำเป็นต้องใช้สื่อในการเดินทาง การนำสื่อนี้ออกในกรณีนี้อากาศคลื่นเสียงจะหายไป