Ona llongitudinal

Les ones llongitudinals són aquelles ones en les que l'oscilació de la propietat física que genera l'ona (posició, pressió, etc.) ocorre en la mateixa direcció que el desplaçament de l'ona.

Introducció

Archiu:Ondes compression 2d 20 petit.gif

Representació de la propagació d'una ona (no llongitudinal) en un reticulado de 2 dimensions.

Archiu:Onde compression impulsion 1d 30 petit.gif

Ona de pressió.

Les ones llongitudinals també es diuen ones de compressió o ones de compresibilidad, ya que produïxen compressió i rarefacción quan viagen a través d'un mig, i les ones de pressió produïxen auments i disminució en la pressió.

La primera figura ilustra el cas d'una ona sonora. Si el centre de la figura és un foc puntual generador de l'ona, els fronts d'ona es desplacen alluntant-se del foc, transmetent el sò a través del mig de propagació, com l'aire.

Per una atra part, cada partícula d'un front d'ona qualsevol oscila en direcció de la propagació, inicialment és espentada en la direcció de propagació per efecte de l'increment de pressió provocat pel foc, retornant a la seua posició anterior per efecte de la disminució de pressió provocada pel seu desplaçament. D'esta manera, les consecutives capes d'aire (fronts) s'espenten unes a unes atres transmetent el sò, i per eixa raó les ones sonores són ones llongitudinals, i necessiten d'un mig material per a desplaçar-se (sòlit, líquit o gas).

L'atre tipo principal d'ona és la ona travessera, en la que els desplaçaments a través del mig són en àngul recte cap a la direcció de propagació. Algunes ones travesseres són mecàniques, lo que significa que l'ona necessita un mig per a on viajar. Les ones mecàniques transversal també es diuen "ones T" o "ones de tall".

Eixemple d'ones llongitudinals

S'inclou en el concepte d'ona llongitudinal: les ones de sò (vibracions en la pressió, desplaçament de partícules i velocitat de les partícules propagada en un mig elàstic) i les ones sísmiques de tipo P (creades pels terremots i explosions).

En les ones llongitudinals, el desplaçament del mig és paralel a la propagació de l'ona, lo que significa que una ona que es propaga en la llongitut d'un moll, a on la distància entre els bucles aumenta i disminuïx, és una bona visualisació. Les ones de sò en l'aire són ones de pressió llongitudinals.

Ona de sò

En el cas de les ones de sò llongitudinals harmòniques, les relacions entre el desplaçament, el temps i la freqüència poden descriure's en la fòrmula

___MATH_0___

a on:

• "i" representa el desplaçament del punt en l'ona de sò en moviment;
• "x" representa la distància que este punt ha recorregut des de la font de l'ona;
• "t" representa el temps transcorregut;
• "A₀" representa l'amplitut de les oscilacions,
• "c" representa la velocitat de l'ona;
• "ω " representa la freqüència angular de l'ona.

La cantitat x / c és el temps que tarda l'ona en recórrer la distancia x.

La freqüència ordinària de l'ona (f) és donada per:

___MATH_1___

La llongitut d'ona, que es pot calcular com la relació entre la velocitat i la freqüència ordinària:

___MATH_2___

És la distància entre dos punts consecutius a lo llarc de l'eix de la propagació que presenten la mateixa pressió.

Per a les ones de sò, l'amplitut de l'ona és la diferència entre la pressió de l'aire que no ha segut alterat i la màxima pressió causada per l'ona.

La velocitat de propagació del sò depén del tipo, temperatura i composició del mig a través del com es propaga.

Ones de pressió

En un mig elàstic en una determinada rigidea, una oscilació harmònica d'una ona de pressió té la forma:

___MATH_3___

a on:

• o₀ és l'amplitut del desplaçament,
• k és l'número,
• x és la distància a lo llarc del axis de propagació,
• ω és la freqüència angular,
• t és el temps
• φ és la diferència de fase.

La força de restauració, que actua tornant el mig a la seua posició original, és donada pel mòdul de compresibilidad.