Det bølgebevægelse Den består af udbredelsen af en forstyrrelse, kaldet en bølge, i et materialemedium eller endda i et vakuum, hvis det er let eller anden elektromagnetisk stråling.
Energien bevæger sig i bølgebevægelse, uden at partiklerne i mediet bevæger sig for langt fra deres positioner, da forstyrrelsen kun får dem til at svinge eller vibrere kontinuerligt omkring ligevægtsstedet..
Og denne vibration er den, der transmitteres fra en partikel til en anden i midten, i det, der er kendt som en mekanisk bølge. Lyd forplantes på denne måde: en kilde komprimerer og udvider skiftevis luftmolekylerne, og den energi, der bevæger sig på denne måde, er igen ansvarlig for at sætte trommehinden til at vibrere, en fornemmelse af, at hjernen fortolker som lyd.
I tilfælde af lys, der ikke har brug for et materialemedium, er det svingningen af elektriske og magnetiske felter, der transmitteres.
Som vi kan se, har to af de vigtigste fænomener for livet: lys og lyd bølgebevægelse, derfor vigtigheden af at vide mere om deres adfærd..
Artikelindeks
Bølger har flere karakteristiske attributter, som vi kan gruppere efter deres natur:
Lad os se på en skematisk gengivelse af en simpel bølge som en periodisk rækkefølge af højderygge og dale. Tegningen repræsenterer lidt mere end en cyklus, eller hvad der er det samme: en komplet svingning.
Disse elementer er fælles for alle bølger, inklusive lys og lyd..
v = λ / T
Der er forskellige typer bølger, da de er klassificeret efter flere kriterier, for eksempel kan de klassificeres efter:
En bølge kan være af flere typer på samme tid, som vi vil se nedenfor:
Partiklerne, der udgør mediet, har evnen til at reagere på forskellige måder på forstyrrelsen, på denne måde opstår de:
Partiklerne i mediet svinger i en retning vinkelret på forstyrrelsens retning. For eksempel, hvis vi har en vandret stram streng, der er forstyrret i den ene ende, svinger partiklerne op og ned, mens forstyrrelsen bevæger sig vandret..
Elektromagnetiske bølger bevæger sig også på denne måde, uanset om de gør det i et materialemedium eller ej..
Formering bevæger sig i samme retning som partiklerne i mediet. Det mest kendte eksempel er lyd, hvor lydforstyrrelsen komprimerer og udvider luften, når den bevæger sig igennem den, hvilket får molekylerne til at bevæge sig frem og tilbage..
De kræver altid et materialemedium til at udbrede sig, som kan være fast, flydende eller gas. Lyd er også et eksempel på en mekanisk bølge såvel som bølgerne, der produceres i de stramme strenge af musikinstrumenter og dem, der spredes rundt om i kloden: seismiske bølger.
Elektromagnetiske bølger kan forplante sig i et vakuum. Der er ingen oscillerende partikler, men elektriske og magnetiske felter, der er gensidigt vinkelrette og samtidig vinkelrette på udbredelsesretningen..
Spektret af elektromagnetiske frekvenser er meget bredt, men vi opfatter næppe med vores sanser et smalt bånd af bølgelængder: det synlige spektrum.
Afhængigt af formeringsretningen kan bølgerne være:
Hvis vi har en stram streng, går forstyrrelsen hele længden, det vil sige i en dimension. Det sker også, når en fjeder eller en fleksibel fjeder som f.eks slinky.
Men der er bølger, der bevæger sig på en overflade, såsom vandoverfladen, når en sten kastes på en dam eller dem, der formerer sig i jordskorpen, i dette tilfælde taler vi om to-dimensionelle bølger.
Endelig er der bølger, der konstant bevæger sig i alle retninger af rummet som lyd og lys..
Bølger kan bevæge sig over store områder, såsom lysbølger, lyd og seismiske bølger. I stedet er andre begrænset til en mindre region. Derfor er de også klassificeret som:
-Rejser bølger
-Stående bølger.
Når en bølge spreder sig fra sin kilde og ikke vender tilbage til den, har du en vandrende bølge. Takket være dem hører vi lyden af musik, der kommer fra et nærliggende rum, og sollyset når os, som skal rejse 150 millioner kilometer i rummet for at belyse planeten. Det gør det ved en konstant hastighed på 300.000 km / s.
I modsætning til vandrende bølger bevæger sig stående bølger i et begrænset område, for eksempel forstyrrelse i strengen på et musikinstrument såsom en guitar..
Harmoniske bølger er kendetegnet ved at være cykliske eller periodiske. Dette betyder, at forstyrrelsen gentager sig hvert bestemt konstant tidsinterval, kaldet periode bølge.
Harmoniske bølger kan matematisk modelleres ved hjælp af sinus- og cosinusfunktionerne.
Hvis forstyrrelsen ikke gentages hvert bestemt tidsinterval, er bølgen ikke harmonisk, og dens matematiske modellering er meget mere kompleks end harmoniske bølger..
Naturen præsenterer os for eksempler på bølgebevægelse hele tiden, nogle gange er dette indlysende, men andre gange ikke, som i lyset: hvordan ved vi, at det bevæger sig som en bølge??
Lysets bølge-natur blev debatteret i århundreder. Newton var således overbevist om, at lys var en strøm af partikler, mens Thomas Young i begyndelsen af det 19. århundrede viste, at det opførte sig som en bølge.
Endelig, hundrede år senere, bekræftede Einstein for alles fred i sindet, at lyset var dobbelt: bølge og partikel på samme tid, afhængigt af om dets udbredelse undersøges, eller hvordan det interagerer med stof..
Forresten, det samme sker med elektronerne i atomet, de er også dobbelte enheder. De er partikler, men de oplever også fænomener, der er eksklusive for bølger, som for eksempel diffraktion.
Lad os nu se på nogle daglige eksempler på åbenbar bølgebevægelse:
En blød fjeder, fjeder eller slinky Den består af en skrueformet fjeder, hvormed de langsgående og tværgående bølger kan visualiseres, afhængigt af den måde, hvorpå den forstyrres af en af dens ender.
Når du trykker på et instrument som en guitar eller harpe, observerer du de stående bølger, der går frem og tilbage mellem enderne af strengen. Strengens lyd afhænger af dens tykkelse og den spænding, den udsættes for.
Jo strammere strengen, jo lettere spreder en forstyrrelse sig igennem den, ligesom når strengen er tyndere. Det kan vises, at kvadratet af bølgehastigheden vto er givet af:
vto = T / μ
Hvor T er spændingen i strengen, og μ er dens lineære densitet, det vil sige dens masse pr. Længdeenhed.
Vi har stemmebåndene, som lyde udsendes til kommunikation med. Dens vibrationer opfattes ved at placere fingrene på halsen, når man taler.
De formerer sig i oceaniske kroppe ved grænsen mellem vand og luft og stammer fra vind, som får små portioner væske til at bevæge sig frem og tilbage..
Disse gynger forstærkes af virkningen af forskellige kræfter ud over vinden: friktion, overfladespænding i væsken og den stadigt tilstedeværende tyngdekraft..
Jorden er ikke en statisk krop, da der forekommer forstyrrelser inde i den, der bevæger sig gennem de forskellige lag. De opfattes som rystelser og lejlighedsvis, når de bærer meget energi, som jordskælv, der er i stand til at forårsage meget skade.
Moderne atomteorier forklarer atomets struktur analogt med stående bølger.
En lydbølge har en bølgelængde lig med 2 cm og forplantes med en hastighed på 40 cm i 10 s.
Beregn:
a) Dens hastighed
a) Perioden
b) Frekvens
Vi kan beregne bølgehastigheden med de leverede data, da den forplantes med en hastighed på 40 cm i 10 s, derfor:
v = 40 cm / 10 s = 4 cm / s
Tidligere var forholdet mellem hastighed, bølgelængde og periode blevet etableret som:
v = λ / T
Derfor er perioden:
T = λ / v = 2 cm / 4 cm / s = 0,5 s.
Da frekvensen er periodens inverse:
f = 1 / T = 1 / 0,5 s = 2 s-1
Det omvendte af et sekund eller et sekund-1 Det kaldes Hertz eller Hertz og forkortes Hz. Det blev givet til ære for den tyske fysiker Heinrich Hertz (1857-1894), der opdagede, hvordan man fremstiller elektromagnetiske bølger.
En streng strækkes under påvirkning af en kraft på 125 N. Hvis dens lineære densitet μ er 0,0250 kg / m, hvad vil hastigheden for en bølges udbredelse være??
Tidligere havde vi set, at hastigheden afhænger af rebets spænding og lineære tæthed som:
vto = T / μ
Derfor:
vto = 125 N / 0,0250 kg / m = 5000 (m / s)to
Tager kvadratroden af dette resultat:
v = 70,7 m / s
Endnu ingen kommentarer