Domovská stránka
Fyzický
Zvlnené charakteristiky pohybu, typy vĺn, príklady

Fyzický

Zvlnené charakteristiky pohybu, typy vĺn, príklady

On vlnový pohyb Skladá sa z šírenia narušenia, nazývaného vlna, v materiálovom médiu alebo dokonca vo vákuu, ak je to svetlo alebo akékoľvek iné elektromagnetické žiarenie.

Energia cestuje v zvlnenom pohybe, bez toho, aby sa častice zo média dostali od svojich pozícií, pretože narušenie ich len osciluje alebo vibruje nepretržite okolo rovnováhy.

Pohyb vody v oceáne

A táto vibrácia je tá, ktorá sa prenáša z jednej častice do druhej v strede, v tom, čo je známe ako a Mechanická vlna. Zvuk sa šíri týmto spôsobom: zdroj komprimuje a rozširuje molekuly vzduchu striedavo a energia, ktorá týmto spôsobom cestuje.

V prípade svetla, ktoré nepotrebuje materiál, je oscilácia elektrických a magnetických polí, ktoré sa prenášajú.

Ako vidíme, dva z najdôležitejších javov pre život: svetlo a zvuk, majú zvlnený pohyb, a preto je dôležité vedieť viac o svojom správaní.

[TOC]

Charakteristiky ondulačného pohybu

Vlny majú niekoľko charakteristických atribútov, ktoré môžeme zoskupiť podľa ich povahy:

Priestorové charakteristiky, ktoré sa vzťahujú na formulár.
Dočasné alebo trvanie charakteristík.

Pozrime sa na schematické znázornenie jednoduchej vlny ako periodickú sukcesiu hrebeňov a dolín. Výkres predstavuje o niečo viac ako jeden cyklus alebo čo je rovnaké: úplná oscilácia.

Prvky vlny. Zdroj: f. Zapata.

Priestorové vlastnosti vĺn

Tieto prvky sú spoločné pre všetky vlny vrátane svetla a zvuku.

Hrebeň: Najvyššia poloha.
Údolie: Najnižšie.
Uzol: bod, v ktorom vlna pretína rovnovážnu polohu. Na obrázku je segmentovaná čiara alebo horizontálna os.
Vlnová dĺžka: označené gréckym písmenom λ (lambda) je vzdialenosť medzi dvoma po sebe nasledujúcimi hrebeňmi alebo medzi jedným bodom a ten, ktorý má rovnakú výšku, ale z nasledujúceho cyklu.
Predĺženie: Je to vertikálna vzdialenosť medzi vlnovým bodom a rovnovážnou polohou.
Amplitúda: Je maximálne predĺženie.

Dočasné vlastnosti vĺn

Obdobie, Čas, ktorý trvá úplný cyklus.
Časť: Počet vĺn vyrobených na jednotku času. Je to inverzná alebo recipročná doba.
Rýchlosť: Je definovaný ako kvocient medzi vlnovou dĺžkou a obdobím. Ak ste označení ako V, matematickým spôsobom je tento vzťah:

V = λ /t

Typy vĺn

Existujú rôzne typy vĺn, pretože sú klasifikované podľa niekoľkých kritérií, napríklad môžu byť klasifikované podľa:

Smer, ktorý má narušenie.
Médium, v ktorom sa šíria.
Smer, ktorým stredné častice oscilujú.

Môže vám slúžiť: relatívna chyba: vzorce, ako sa vypočítajú, cvičenia

Vlna môže byť súčasne niekoľkých typov, ako uvidíme nižšie:

- Vlny podľa oscilácie média

Častice, ktoré tvoria médium, majú schopnosť reagovať niekoľkými spôsobmi na narušenie, a tak vznikajú:

Krížové vlny

V priečnej vlne sa rušenie šíri kolmo na smer, v ktorom častice oscilujú. Zdroj: Wikimedia Commons.

Častice stredného rozsahu v smere kolmom na to, ako to robí narušenie. Napríklad, ak máme vodorovné napäté lano, ktoré je narušené na jednom konci, častice sa pohybujú od zhora nadol, zatiaľ čo rušenie prechádza vodorovne.

Elektromagnetické vlny sa tiež pohybujú týmto spôsobom, či už robia v materiálnom prostredí, akoby nie.

Pozdĺžne vlny

Šírenie prechádza rovnakým smerom, v ktorom tak robia častice média. Najznámejším príkladom je zvuk, v ktorom narušenie zvuku komprimuje a rozširuje vzduch, keď sa pohybuje, a spôsobuje, že sa molekuly pohybujú v hýbe z jednej strany na druhú.

- Vlny podľa média, v ktorom sa šíria

Mechanické vlny

Seizmické vlny sú mechanické vlny

Na šírenie materiálu vždy vyžadujú materiály. Zvuk je tiež príkladom mechanickej vlny, ako aj vlny, ktoré sa vyskytujú v napätých lanách hudobných nástrojov a tých, ktoré sa šíria po celom svete: seizmické vlny.

Elektromagnetické vlny

Elektromagnetické vlny sa môžu šíriť vo vákuu. V oscilácii nie sú žiadne častice, ale elektrické a magnetické polia sa vzájomne kolmé a súčasne kolmé so smerom šírenia.

Elektromagnetické frekvenčné spektrum je veľmi široké, ale so svojimi zmyslami sotva vnímame úzky prúžok vlnových dĺžok: viditeľné spektrum.

- Vlny podľa smeru šírenia

Podľa adresy šírenia môžu byť vlny:

Jednoznačný
Dvojrozmerný
Trojrozmerný

Ak máme napäté lano, rušenie prechádza po celú dobu, to znamená v rozmere. Vyskytuje sa aj vtedy, keď je flexibilná pružina alebo pružina rušivá ako Úbohý.

Ale existujú vlny, ktoré sa pohybujú na povrchu, napríklad na povrch vody, keď je kameň hodený na rybník alebo tie, ktoré sa šíria v zemskej kôre, v tomto prípade sa hovorí o dvoch rozmerových vlnách.

Nakoniec sa vlny cestujú nepretržite vo všetkých smeroch priestoru, ako je zvuk a svetlo.

- Vlny podľa jeho rozšírenia

Vlny sa môžu šíriť pri veľkých predĺženiach, ako sú ľahké vlny, zvuk a seizmické vlny. Namiesto toho sú ostatné obmedzené na menší región. Preto sú tiež klasifikované ako:

Môže vám slúžiť: Aké sú tepelné vlastnosti a čo sú? (S príkladmi)

-Cestovné vlny

-Stojace vlny.

Cestovné vlny

Keď sa vlna šíri zo svojho zdroja a nevracia sa k nemu, máte cestovnú vlnu. Vďaka nim počúvame. Robí to konštantnou rýchlosťou 300.000 km/s.

Stojace vlny

Na rozdiel od cestovných vĺn sa stacionárne vlny pohybujú v obmedzenom regióne, napríklad narušenie lana hudobného nástroja ako gitara.

Harmonické vlny

Harmonické vlny sa vyznačujú tým, že sú cyklické alebo periodické. To znamená, že narušenie sa opakuje každý určitý konštantný časový interval, nazývaný obdobie vlna.

Harmonické vlny môžu byť matematicky modelované pomocou sínusových a kosínových funkcií.

Neperiodické vlny

Ak sa rušenie neopakuje každé určité časové intervaly, vlna nie je harmonická a jej matematické modelovanie je oveľa zložitejšie ako pri harmonických vlnách.

Príklady oxulačného pohybu

Príroda nám predstavuje príklady zvlneného pohybu stále, niekedy je to zrejmé, ale niekedy nie, ako v prípade svetla: ako vieme, že sa pohybuje ako vlna?

Dočasná povaha svetla sa diskutovala po stáročia. Newton bol teda presvedčený, že svetlo bolo tokom častíc, zatiaľ čo Thomas Young na začiatku 19. storočia ukázal, že sa správa ako vlna.

Nakoniec, o sto rokov neskôr Einstein povedal, pre pokoj všetkých, že svetlo bolo duálne: vlna a častice súčasne, v závislosti od toho, či sa študuje jeho šírenie alebo spôsob, akým interaguje s touto záležitosťou.

Mimochodom, to isté platí pre elektróny v atóme, sú to tiež duálne entity. Sú to častice, ale zažívajú tiež exkluzívne javy vĺn, napríklad difrakcia, napríklad.

Pozrime sa teraz na niekoľko denných príkladov zjavného pohybu vlny:

Prístavisko

Mäkká pružina, jar alebo Úbohý Skladá sa z špirálovej pružiny, s ktorou je možné vizualizovať pozdĺžne a priečne vlny, v závislosti od spôsobu, akým je jeden z jeho koncov narušený.

Struny hudobných nástrojov

Kliknutím na prístroj, ako je gitara alebo harfy, prichádzajú a odchádzajú medzi koncami lana medzi koncami lana. Zvuk lana závisí od jeho hrúbky a napätia, ku ktorému je vystavený.

Čím viac je lano napäté, tým ľahšie je rušenie pre to, rovnakým spôsobom, keď je lano tenšie. Je možné ukázať, že štvorec rýchlosti vlny v² Je daný:

Môže vám slúžiť: vnútorná energia

vložka² = T / μ

Kde t je napätie v lane a μ je lineárna hustota, to znamená jej hmotnosť na jednotku dĺžky.

Hlas

Máme vokálne reťazce, s ktorými sú zvuky emitované na komunikáciu. Jeho vibrácie sú vnímané tak, že si pri rozprávaní položí prsty na krk.

Morské vlny

Rozširujú sa v oceánskych telách na hranici medzi vodou a vzduchom a pochádzajú z vetra, ktoré spôsobujú húpanie malých častí kvapaliny.

Tieto výkyvy sú zosilnené pôsobením niekoľkých síl okrem vetra: trenie, povrchové napätie v kvapaline a vždy súčasná gravitačná sila.

Seizmické vlny

Zem nie je statické telo, pretože existujú poruchy, ktoré prechádzajú rôznymi vrstvami. Sú vnímané ako tras a občas, keď prepravujú veľa energie, ako zemetrasenia schopné spôsobiť veľa škôd.

Štruktúra atómu

Moderné atómové teórie vysvetľujú štruktúru atómu prostredníctvom analógie so stacionárnymi vlnami.

Vyriešené cvičenia

Cvičenie 1

Zvuková vlna má vlnovú dĺžku rovná 2 cm a šíri sa rýchlosťou 40 cm za 10 s.

Vypočítať:

a) Vaša rýchlosť

a) Obdobie

b) frekvencia

Roztok

Môžeme vypočítať rýchlosť vlny s poskytnutými údajmi, pretože sa šíri rýchlosťou 40 cm za 10 s:

V = 40 cm / 10 s = 4 cm / s

Riešenie B

Predtým vzťah medzi rýchlosťou, vlnovou dĺžkou a obdobím, ako napríklad:

V = λ /t

Preto obdobie je:

T = λ / v = 2 cm / 4 cm / s = 0.5 s.

Riešenie c

Pretože frekvencia je inverziou obdobia:

F = 1 / t = 1/0.5 s = 2 s^-1

Inverzia druhého alebo s^-1Volá sa Hertz alebo Hertzio a skrátene HZ. Nemecký fyzik Heinrich Hertz (1857-1894) bol daný na počesť, ktorý objavil spôsob výroby elektromagnetických vĺn.

Cvičenie 2

Lano je napäté pod pôsobením sily 125 n. Ak je vaša lineárna hustota μ 0.0250 kg/m, aká bude rýchlosť šírenia vlny?

Riešenie

Predtým sme videli, že rýchlosť závisí od napätia a lineárnej hustoty lana, ako napríklad: