De bølgebevegelse Den består av forplantning av en forstyrrelse, kalt en bølge, i et materialmedium eller til og med i et vakuum, hvis det er lett eller annen elektromagnetisk stråling.
Energien beveger seg i bølgebevegelse, uten at partiklene i mediet beveger seg for langt fra sine posisjoner, siden forstyrrelsen bare får dem til å svinge eller vibrere kontinuerlig rundt likevektsstedet..
Og denne vibrasjonen er den som overføres fra en partikkel til en annen i midten, i det som er kjent som en mekanisk bølge. Lyd forplanter seg på denne måten: en kilde komprimerer og utvider luftmolekylene vekselvis, og energien som beveger seg på denne måten er i sin tur ansvarlig for å sette trommehinnen til å vibrere, en følelse av at hjernen tolker som lyd.
I tilfelle av lys, som ikke trenger et materialmedium, er det svingningen av elektriske og magnetiske felt som overføres.
Som vi kan se, har to av de viktigste fenomenene for livet: lys og lyd, bølgebevegelse, derav viktigheten av å vite mer om deres oppførsel..
Artikkelindeks
Bølger har flere karakteristiske attributter som vi kan gruppere i henhold til deres natur:
La oss se på en skjematisk fremstilling av en enkel bølge som en periodisk rekkefølge av åser og daler. Tegningen representerer lite mer enn en syklus eller hva som er det samme: en fullstendig svingning.
Disse elementene er felles for alle bølger, inkludert lys og lyd..
v = λ / T
Det er forskjellige typer bølger, siden de er klassifisert i henhold til flere kriterier, for eksempel kan de klassifiseres i henhold til:
En bølge kan være av flere typer samtidig, som vi vil se nedenfor:
Partiklene som utgjør mediet har evnen til å reagere på forskjellige måter på forstyrrelsen, på denne måten oppstår de:
Partiklene i mediet svinger i en retning vinkelrett på forstyrrelsens. For eksempel, hvis vi har en horisontal stram streng som er forstyrret i den ene enden, svinger partiklene seg opp og ned, mens forstyrrelsen beveger seg horisontalt..
Elektromagnetiske bølger beveger seg også på denne måten, enten de gjør det i et materialmedium eller ikke..
Forplantning beveger seg i samme retning som partiklene i mediet. Det mest kjente eksemplet er lyd der lydforstyrrelsen komprimerer og utvider luften når den beveger seg gjennom den, noe som får molekylene til å bevege seg frem og tilbake..
De krever alltid et materialmedium for å forplante seg, som kan være fast, flytende eller gass. Lyd er også et eksempel på en mekanisk bølge, så vel som bølgene som produseres i de stramme strengene til musikkinstrumenter og de som forplanter seg over hele kloden: seismiske bølger.
Elektromagnetiske bølger kan forplante seg i vakuum. Det er ingen oscillerende partikler, men elektriske og magnetiske felt som er gjensidig vinkelrette, og samtidig vinkelrette på forplantningsretningen..
Spekteret av elektromagnetiske frekvenser er veldig bredt, men vi oppfatter knapt et sentralt bånd av bølgelengder: det synlige spekteret med sansene våre..
Avhengig av forplantningsretningen, kan bølgene være:
Hvis vi har en stram streng, beveger forstyrrelsen seg over hele lengden, det vil si i en dimensjon. Det oppstår også når en fjær eller en fleksibel fjær som glatt.
Men det er bølger som beveger seg på en overflate, for eksempel vannoverflaten når en stein kastes på en dam eller de som forplanter seg i jordskorpen, i dette tilfellet snakker vi om todimensjonale bølger.
Til slutt er det bølger som kontinuerlig beveger seg i alle retninger av rommet som lyd og lys..
Bølger kan bevege seg over store områder, for eksempel lysbølger, lyd og seismiske bølger. I stedet er andre begrenset til en mindre region. Derfor er de også klassifisert som:
-Reisende bølger
-Stående bølger.
Når en bølge forplanter seg fra kilden og ikke kommer tilbake til den, har du en vandrende bølge. Takket være dem hører vi lyden av musikk som kommer fra et naborom, og sollyset når oss, som må reise 150 millioner kilometer i rommet for å belyse planeten. Det gjør det med en konstant hastighet på 300.000 km / s.
I motsetning til vandrende bølger beveger stående bølger seg i et begrenset område, for eksempel forstyrrelse i strengen til et musikkinstrument som en gitar..
Harmoniske bølger er preget av å være sykliske eller periodiske. Dette betyr at forstyrrelsen gjentar seg hvert eneste konstante tidsintervall, kalt periode bølge.
Harmoniske bølger kan matematisk modelleres ved hjelp av sinus- og cosinusfunksjonene.
Hvis forstyrrelsen ikke gjentas hvert bestemt tidsintervall, er ikke bølgen harmonisk, og dens matematiske modellering er mye mer kompleks enn for harmoniske bølger..
Naturen presenterer oss med eksempler på bølgebevegelser hele tiden, noen ganger er dette åpenbart, men andre ganger ikke, som i tilfelle lys: hvordan vet vi at den beveger seg som en bølge??
Lysets bølgenatur ble diskutert i århundrer. Dermed var Newton overbevist om at lys var en strøm av partikler, mens Thomas Young på begynnelsen av 1800-tallet viste at det oppførte seg som en bølge.
Til slutt, hundre år senere, bekreftet Einstein, for alles fred i sinnet, at lyset var dobbelt: bølge og partikkel på samme tid, avhengig av om dets forplantning studeres eller måten det samhandler med materie på..
Forresten, det samme skjer med elektronene i atomet, de er også to enheter. De er partikler, men de opplever også fenomener eksklusive for bølger, som for eksempel diffraksjon.
La oss nå se på noen eksempler på hverdagslige bølgebevegelser hver dag:
En myk vår, vår eller glatt Den består av en spiralfjær som de langsgående og tverrgående bølgene kan visualiseres med, avhengig av hvordan den blir forstyrret av en av endene.
Når du trykker på et instrument som en gitar eller harpe, observerer du de stående bølgene som går frem og tilbake mellom endene av strengen. Strengens lyd avhenger av tykkelsen og spenningen den utsettes for.
Jo strammere strengen, jo lettere sprer en forstyrrelse seg gjennom den, akkurat som når strengen er tynnere. Det kan vises at kvadratet av hastigheten til bølgen vto er gitt av:
vto = T / μ
Der T er spenningen i strengen og μ er dens lineære tetthet, det vil si massen per lengdeenhet.
Vi har stemmebåndene som lydene sendes ut for kommunikasjon. Dens vibrasjon oppfattes ved å plassere fingrene på halsen når du snakker.
De forplanter seg i havlegemer ved grensen mellom vann og luft, og stammer fra vind, noe som får små deler av væske til å bevege seg frem og tilbake..
Disse svingningene forsterkes av virkningen av forskjellige krefter i tillegg til vinden: friksjon, overflatespenning i væsken og den stadig tilstedeværende tyngdekraften..
Jorden er ikke et statisk legeme, siden det forekommer forstyrrelser inni den som beveger seg gjennom de forskjellige lagene. De oppfattes som skjelvinger og av og til når de bærer mye energi, som jordskjelv som kan forårsake mye skade..
Moderne atomteorier forklarer atomets struktur analogt med stående bølger.
En lydbølge har en bølgelengde lik 2 cm og forplantes med en hastighet på 40 cm på 10 s.
Regne ut:
a) Dens hastighet
a) Perioden
b) Frekvens
Vi kan beregne hastigheten på bølgen med de oppgitte dataene, siden den forplantes med en hastighet på 40 cm på 10 s, derfor:
v = 40 cm / 10 s = 4 cm / s
Tidligere hadde forholdet mellom hastighet, bølgelengde og periode blitt etablert som:
v = λ / T
Derfor er perioden:
T = λ / v = 2 cm / 4 cm / s = 0,5 s.
Siden frekvensen er omvendt i perioden:
f = 1 / T = 1 / 0,5 s = 2 s-1
Det omvendte av et sekund eller et sekund-1 Den kalles Hertz eller Hertz og forkortes Hz. Den ble gitt til ære for den tyske fysikeren Heinrich Hertz (1857-1894), som oppdaget hvordan man skulle produsere elektromagnetiske bølger.
En streng strekkes under påvirkning av en kraft på 125 N. Hvis dens lineære tetthet μ er 0,0250 kg / m, hva vil hastigheten på forplantningen av en bølge være??
Tidligere hadde vi sett at hastigheten avhenger av spenningen og den lineære tettheten til tauet som:
vto = T / μ
Derfor:
vto = 125 N / 0,0250 kg / m = 5000 (m / s)to
Tar kvadratroten av dette resultatet:
v = 70,7 m / s
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.