Čo je údolie vo fyzike? (S príkladmi)

On Údolie fyziky Je to nominálna hodnota, ktorá sa používa v štúdii zvlnených javov, ktorá označuje najnižšiu alebo nižšiu hodnotu vlny. Údolie sa teda považuje za konkávnosť alebo depresiu.

V prípade kruhovej vlny, ktorá sa tvorí na hladine vody, keď padá kvapka alebo kameň, depresie sú vlnové údolia a hrbole sú hrebeň.

postava 1. Doliny a hrebeň na kruhovej vlne. Zdroj: Pixabay

Ďalším príkladom je vlna generovaná v napätom lane, z ktorého jeden z nich je kmitaný vertikálne, zatiaľ čo druhý zostáva fixovaný. V tomto prípade sa vyprodukovaná vlna šíri určitou rýchlosťou, má sínusový tvar a je tiež tvorená údoliami a hrebeňmi.

Predchádzajúce príklady sa vzťahujú na krížové vlny, pretože údolia a hrebene sú priečne alebo kolmé na smer šírenia.

Rovnaký koncept sa však dá uplatniť na pozdĺžne vlny, ako je zvuk vo vzduchu, ktorých kmity sa vyskytujú rovnakým smerom šírenia. Tu budú údolia vlny miesta, kde je hustota vzduchu minimálna a hrebene, kde je vzduch hustý alebo stlačený.

[TOC]

Parametre vlny

Vzdialenosť medzi dvoma údoliami alebo vzdialenosť medzi dvoma hrebeňmi sa nazýva vlnová dĺžka a označuje S gréckymi textami λ. Rovnaký bod vlny je z toho, že je v údolí k hrebeňu, keď sa kmitajte.

Obrázok 2. Oscilácia vlny. Zdroj: Wikimedia Commons

Čas, ktorý uplynie z údolia-cresto-rolle, sa v pevnej polohe nazýva obdobie oscilácie A tentoraz je označený kapitálom T: Tón. 

Môže vám slúžiť: Andromeda: Discovery, pôvod, charakteristiky, štruktúra

V čase obdobia Tón Vlna postupuje vlnovou dĺžkou λ, Preto sa hovorí, že rýchlosť v s ktorými sa vlna postupuje:

V = λ / t

Vertikálna separácia alebo vzdialenosť medzi údolím a hrebeňom vlny je dvakrát väčší rozsah oscilácie, to znamená, že vzdialenosť od údolia do stredu vertikálnej oscilácie je amplitúda a vlna.

Doliny a hrebeň na harmonickej vlne

Vlna je harmonická, ak je jeho tvar opísaný matematickými funkciami sínus alebo kosínus. Vo všeobecnosti je harmonická vlna napísaná ako:

a (x, t) = a cos (k⋅x ± cople)

V tejto rovnici premenná premenná a predstavuje odchýlku alebo posunutie vzhľadom na rovnovážnu polohu (y = 0) v polohe X V okamihu tón.

Parameter Do Je to amplitúda oscilácie, vždy kladné množstvo, ktoré predstavuje odchýlku od údolia vlny po oscilačné centrum (y = 0). V harmonickej vlne je splnené, že odchýlka a, Od údolia po hrebeň je A/2.

Vlna 

Ďalšími parametrami, ktoré sa objavujú vo vzorci harmonickej vlny, konkrétne v argumente funkcie sinusu, sú číslo vlny klimatizovať a uhlová frekvencia Ω.

Číslo vlny klimatizovať súvisí s vlnovou dĺžkou λ nasledujúcim výrazom:

K = 2π/λ

Uhlová frekvencia

Uhlová frekvencia Ω súvisí s obdobím Tón cez:

Ω = 2π/t 

Všimnite si, že v argumente funkcie sínusovej funkcie ± ± to znamená, že v niektorých prípadoch sa kladné znamenie uplatňuje a v iných negatívny znak.

Môže vám slúžiť: statická: história, aké štúdie, aplikácie, zákony

Ak sa vlna, ktorá sa šíri pozitívnym smerom k X, potom je to najmenší (-) znak, ktorý sa musí použiť. Inak to znamená, že vo vlne, ktorá sa šíri záporným smerom, sa aplikuje kladné znamenie (+).

Harmonická vlna

Rýchlosť šírenia harmonickej vlny je možné napísať na základe uhlovej frekvencie a čísla vlny nasledovne:

V = Ω/k 

Je ľahké preukázať, že tento výraz je úplne rovnocenný s tým, ktorý sme predtým dali v závislosti od vlnovej dĺžky a obdobia.

Príklad dolín: lano tendencie

Dieťa hrá vlny s lanom odevnej šnúry, pre ktorú uvoľní jeden koniec a robí ho oscilovaný vertikálnym pohybom rýchlosťou 1 oscilácie za sekundu.

Počas tohto procesu dieťa zostáva stále na rovnakom mieste a pohybuje iba rukou zhora nadol a naopak.

Zatiaľ čo dieťa generuje vlny, jeho starší brat odfotil s mobilným mobilným telefónom. Pri porovnaní veľkosti vĺn s autom, ktorý je zaparkovaný hneď za lanom.

Na fotografii je tiež zrejmé, že oddelenie medzi dvoma po sebe idúcimi údoliami je rovnaké medzi zadným okrajom zadných dverí a predným okrajom predných dverí (2,6 m).

Funkcia harmonickej vlny pre lano

S týmito údajmi má starší brat v úmysle nájsť funkciu harmonickej vlny za predpokladu ako počiatočný moment (t = 0) okamih, keď bola ruka jeho malého brata v najvyššom bode. 

Môže vám slúžiť: prenos žiarenia (s príkladmi)

Bude to tiež znamenať, že os x začína (x = 0) v mieste ruky, s pozitívnym smerom smerom dopredu a prechádza cez polovicu vertikálnej oscilácie. S týmito informáciami môžete vypočítať parametre harmonickej vlny:

Amplitúda je polovica výšky údolia na hrebeň, to znamená:

A = 44 cm /2 = 22 cm = 0,22 m

Číslo vlny je 

K = 2π/(2,6 m) = 2,42 rad/m

Keď dieťa zdvíha a znižuje ruku v čase sekundy, potom bude uhlová frekvencia

Ω = 2π/(1 s) =  6,28 rad/s

Stručne povedané, vzorec pre harmonickú vlnu je

a (x, t) = 0,22 m cos (2,42 hlúpy - 6.28⋅t)

Rýchlosť šírenia vlny bude

v = 6,28 rad/s/2,42 rad/m = 15,2 m/s

Poloha údolí v lane

Prvé údolie po sekundu po začatí pohybu ruky bude vzdialenosť d dieťaťa a dané nasledujúcim vzťahom:

a (d, 1s) = -0,22 m = 0,22 m cos (2,42⋅d - 6.28⋅1)

Čo znamená, že 

cos (2,42 dre - 6,28) = -1

To znamená 

2,42 dre - 6,28 = -π 

2,42⋅d = π

D = 1,3 m (poloha údolia najbližšie k t = 1s)

Odkazy

1. Giancoli, D. Fyzika. Zásady s aplikáciami. 6. vydanie. Sála. 80-90
2. Resnick, r. (1999). Fyzický. Zväzok 1. Tretie vydanie v španielčine. Mexiko. Kontinentálna redakčná spoločnosť s.Do. c.Vložka. 100-120.
3. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fyzika pre vedu a inžinierstvo. Zväzok 1. 7. Vydanie. Mexiko. Redaktori učenia sa Cengage. 95-100.
4. Struny, stojace vlny a harmonické. Obnovené z: mloka.Fyzický.Unsw.Edu.Au

5. Vlny a mechanické jednoduché harmonické vlny. Obnovené z: Physickey.com.