The vlnové charakteristiky jsou charakteristickými znaky vlnového jevu: vlnová délka, frekvence, údolí, hřebeny, rychlost, energie a další, které vysvětlíme v tomto článku.
Ve vlnách neprocházejí s rušením částice, ale energie. Když se vlna šíří v materiálovém médiu, kterým může být mimo jiné voda, vzduch nebo lano, částice se stěží pohybují z rovnovážné polohy, aby se do ní po krátké době vrátily.
Pohyb se však přenáší z jedné částice na druhou, což způsobuje vibrace každé z nich. Tímto způsobem rušení, které nazýváme mávat, stejně jako vlna fanoušků na stadionech, kdy se hrají fotbalové zápasy.
Studium vln je velmi zajímavé, protože žijeme ve světě plném jich: světlo, mořské vlny, zvuk hudby a hlasu jsou všechny vlnové jevy, i když jiné povahy. Obzvláště důležité je světlo i zvuk, protože je neustále potřebujeme ke komunikaci s vnějším světem..
Je to úplná cesta, kterou částice vytváří ve svém pohybu tam a zpět. Například kyvadlo má pohyb tam a zpět, protože počínaje od určitého bodu popisuje oblouk, zastaví se, když dosáhne určité výšky, a vrátí se do své původní polohy..
Kdyby nebylo tření, pokračovalo by toto hnutí neomezeně dlouho. Ale kvůli tření se pohyb stává pomalejším a méně širokým, dokud se kyvadlo nezastaví..
Když je narušena vodorovná napnutá struna, částice struny vibrují ve svislém směru, tedy shora dolů, zatímco narušení se pohybuje vodorovně podél struny.
Když částice provádí pohyb tam a zpět, dělá to pohybem kolem určitého bodu, který se nazývá počátek nebo střed oscilace..
V příkladu kyvadla je v rovnováze v nejnižším bodě a osciluje kolem něj, pokud ho od této polohy trochu oddělíme. Proto lze tento bod považovat za střed oscilace.
Můžeme si také představit pružinu na vodorovném stole, připevněnou na jednom konci ke zdi a s blokem na druhém konci. Pokud je systém pružinových bloků nerušený, blok je v určité rovnovážné poloze.
Stlačením nebo roztažením pružiny však systém začne kolem této rovnovážné polohy oscilovat..
Je to vzdálenost, kterou se částice po čase vzdaluje od středu oscilace. Měří se v metrech, když se používá mezinárodní systém SI..
Pokud je pružina s blokem na jednom konci stlačena nebo natažena, říká se, že došlo k prodloužení "x" počtu metrů, centimetrů nebo jakékoli jednotky, která se používá k měření vzdálenosti..
Jsou to nejvyšší a nejnižší body, které částice dosáhne vzhledem k rovnovážné poloze y = 0 (viz obrázek 1).
Je to maximální vzdálenost, kterou se částice odděluje od středu oscilace, a udává se také v metrech. Označuje se jako NA nebo jako Y. Tam se rovnovážná poloha shoduje s y = 0 a odpovídá vrcholům a údolím vlny.
Amplituda je důležitým parametrem, protože souvisí s energií přenášenou vlnou. Čím větší je amplituda, tím větší je energie, jako je tomu například u oceánských vln.
Uzly jsou body, ve kterých částice prochází středem oscilace nebo rovnovážné polohy..
Tomu se říká úplná oscilace, když částice prochází z jednoho hřebenu do druhého nebo z jednoho údolí do druhého. Říkáme, že to zaběhlo.
Kyvadlo provede úplný švih, když se posune v určité výšce od rovnovážné polohy, projde nejnižším bodem, zvedne se do stejné výšky při cestě ven a vrátí se do původní výšky při zpáteční cestě.
Protože se vlny opakují, je pohyb částic pravidelný. Perioda je doba potřebná k provedení úplné oscilace a je obvykle označena velkým písmenem T. Jednotkami období v mezinárodním systému SI jsou sekundy.
Jde o inverzní nebo reciproční velikost období a souvisí s počtem oscilací nebo cyklů provedených za jednotku času. Označuje se dopisem F.
Protože počet kmitů není jednotka, pro frekvenci se používají sekundy-1 (s-1), zvané Hertz nebo hertz a zkráceně Hz.
Být inverzní k období, můžeme napsat matematický vztah mezi oběma veličinami:
f = 1 / T.
Dobře:
T = 1 / f
Pokud například kyvadlo provede 30 cyklů za 6 sekund, jeho frekvence je:
f = (30 cyklů) / (6 s) = 5 cyklů / s = 5 Hz.
Je to vzdálenost mezi dvěma body vlny, které jsou ve stejné výšce, za předpokladu, že byla provedena úplná oscilace. Může se měřit například z jednoho hřebene na druhý v řadě, ale také z údolí do údolí.
Vlnová délka je označena řeckým písmenem λ, které se čte „lambda“ a měří se v jednotkách vzdálenosti, jako jsou metry v mezinárodním systému, i když existuje tak široká škála vlnových délek, že jsou časté násobky a dílčí násobky.
Je to inverzní velikost vlnové délky vynásobená číslem 2π. Když tedy označujeme číslo vlny písmenem k, máme:
k = 2π / λ
Je to rychlost, jakou narušení postupuje. Pokud je médium, ve kterém se vlna šíří, homogenní a izotropní, to znamená, že jeho vlastnosti jsou všude stejné, pak je tato rychlost konstantní a je dána vztahem:
v = λ / T
Jednotky rychlosti šíření jsou stejné jako pro jakoukoli jinou rychlost. V mezinárodním systému odpovídá m / s.
Protože období je inverzní k frekvenci, lze jej také vyjádřit:
v = λ. F
A protože rychlost je konstantní, produkt λ.f je také konstantní, takže pokud se například změní vlnová délka, změní se frekvence tak, aby produkt zůstal stejný.
Zatím žádné komentáře