The vlnový pohyb Spočívá v šíření rušení zvaného vlna v materiálovém médiu nebo dokonce ve vakuu, pokud je to světlo nebo jiné elektromagnetické záření.
Energie cestuje vlnovým pohybem, aniž by se částice v médiu pohybovaly příliš daleko od svých poloh, protože tato porucha je nutí pouze k tomu, aby kolem rovnovážného místa nepřetržitě kmitaly nebo vibrovaly..
A tato vibrace je ta, která se přenáší z jedné částice na druhou uprostřed, v tzv. A mechanická vlna. Zvuk se šíří tímto způsobem: zdroj střídavě komprimuje a rozšiřuje molekuly vzduchu a energie, která tímto způsobem putuje, je zase zodpovědná za vibraci ušního bubínku, což je vjem, který mozek interpretuje jako zvuk.
V případě světla, které nepotřebuje hmotné médium, se přenáší oscilace elektrických a magnetických polí.
Jak vidíme, dva z nejdůležitějších jevů pro život: světlo a zvuk, mají vlnový pohyb, a proto je důležité vědět více o jejich chování..
Rejstřík článků
Vlny mají několik charakteristických atributů, které můžeme seskupit podle jejich povahy:
Podívejme se na schematické znázornění jednoduché vlny jako periodické posloupnosti hřebenů a údolí. Výkres představuje něco víc než cyklus nebo to, co je stejné: úplná oscilace.
Tyto prvky jsou společné pro všechny vlny, včetně světla a zvuku..
v = λ / T
Existují různé typy vln, protože jsou klasifikovány podle několika kritérií, například je lze klasifikovat podle:
Vlna může být několika typů současně, jak uvidíme níže:
Částice, které tvoří médium, mají schopnost reagovat na rušení různými způsoby, a to tímto způsobem:
Částice v médiu oscilují ve směru kolmém na směr rušení. Například pokud máme vodorovný napnutý řetězec, který je na jednom konci narušen, částice kmitají nahoru a dolů, zatímco rušení se šíří vodorovně..
Elektromagnetické vlny také cestují tímto způsobem, ať už v hmotném médiu, nebo ne..
Šíření se šíří stejným směrem jako částice v médiu. Nejznámějším příkladem je zvuk, při kterém narušení zvuku komprimuje a rozšiřuje vzduch, jak se pohybuje skrz něj, což způsobuje pohyb molekul tam a zpět..
K šíření vždy vyžadují materiální médium, které může být pevné, kapalné nebo plynné. Zvuk je také příkladem mechanické vlny, stejně jako vln produkovaných napnutými strunami hudebních nástrojů a vln, které se šíří po celém světě: seismické vlny.
Elektromagnetické vlny se mohou šířit ve vakuu. Nejsou zde žádné oscilační částice, ale elektrická a magnetická pole, která jsou vzájemně kolmá a zároveň kolmá na směr šíření..
Spektrum elektromagnetických frekvencí je velmi široké, ale stěží vnímáme svými smysly úzké pásmo vlnových délek: viditelné spektrum.
V závislosti na směru šíření mohou být vlny:
Pokud máme napnutý řetězec, narušení prochází celou délkou, tj. V jedné dimenzi. Vyskytuje se také, když pružina nebo pružná pružina, jako je slinky.
Existují však vlny, které se pohybují na povrchu, například povrch vody, když je kámen hozen na rybník, nebo vlny, které se šíří v zemské kůře, v tomto případě mluvíme o dvojrozměrných vlnách..
Konečně existují vlny neustále se pohybující ve všech směrech vesmíru, jako je zvuk a světlo..
Vlny mohou cestovat po velkých plochách, jako jsou světelné vlny, zvuk a seismické vlny. Místo toho jsou ostatní omezeni na menší region. Proto jsou také klasifikovány jako:
-Putovní vlny
-Stojící vlny.
Když se vlna šíří ze svého zdroje a nevrátí se k ní, máte cestující vlnu. Díky nim slyšíme zvuk hudby, který vychází ze sousední místnosti a sluneční světlo se k nám dostává, které musí cestovat 150 milionů kilometrů ve vesmíru, aby osvětlilo planetu. Činí tak při konstantní rychlosti 300 000 km / s.
Na rozdíl od cestujících vln se stojaté vlny pohybují v omezené oblasti, například narušení struny hudebního nástroje, jako je kytara..
Harmonické vlny se vyznačují tím, že jsou cyklické nebo periodické. To znamená, že se porucha opakuje každý určitý konstantní časový interval, tzv doba mávat.
Harmonické vlny lze matematicky modelovat pomocí sinusových a kosinových funkcí.
Pokud se rušení neopakuje v každém určitém časovém intervalu, vlna není harmonická a její matematické modelování je mnohem složitější než harmonické vlny..
Příroda nám neustále předkládá příklady vlnového pohybu, někdy je to zřejmé, jindy ne, jako v případě světla: jak víme, že se pohybuje jako vlna??
Vlnová povaha světla byla diskutována po celá staletí. Newton byl tedy přesvědčen, že světlo je tok částic, zatímco Thomas Young na počátku 19. století ukázal, že se chová jako vlna.
Nakonec o sto let později Einstein pro klid mysli každého potvrdil, že světlo je dvojí: vlna a částice současně, v závislosti na tom, zda je studováno jeho šíření nebo jak interaguje s hmotou..
Mimochodem, totéž se děje s elektrony v atomu, jsou to také dvojí entity. Jsou to částice, ale také zažívají jevy výlučné pro vlny, jako je například difrakce.
Podívejme se nyní na několik každodenních příkladů zjevného pohybu vln:
Měkký pružina, pružina nebo slinky Skládá se ze spirálové pružiny, pomocí které lze vizualizovat podélné a příčné vlny, v závislosti na způsobu, jakým je narušen jedním z jejích konců.
Když stisknete nástroj, jako je kytara nebo harfa, pozorujete stojaté vlny, které se pohybují tam a zpět mezi konci struny. Zvuk struny závisí na její tloušťce a napětí, kterému je vystavena.
Čím je struna pevnější, tím snáze se jí šíří porucha, stejně jako když je struna tenčí. Je možné ukázat, že druhá mocnina rychlosti vlny vdva darováno:
protidva = T / μ
Kde T je napětí v řetězci a μ je jeho lineární hustota, tj. Jeho hmotnost na jednotku délky.
Máme hlasivky, kterými jsou vydávány zvuky pro komunikaci. Jeho vibrace jsou vnímány umístěním prstů na hrdlo, když mluví.
Šíří se v oceánských tělesech na hranici mezi vodou a vzduchem a jsou vytvářeny větry, které způsobují pohyb malých částí kapaliny tam a zpět..
Tyto výkyvy jsou kromě větru zesíleny působením různých sil: tření, povrchové napětí v kapalině a stále přítomná gravitační síla..
Země není statické těleso, protože v ní dochází k poruchám, které procházejí různými vrstvami. Jsou vnímáni jako otřesy a příležitostně, když nesou hodně energie, jako zemětřesení, která mohou způsobit velké škody.
Moderní atomové teorie vysvětlují strukturu atomu analogicky se stojatými vlnami.
Zvuková vlna má vlnovou délku rovnou 2 cm a šíří se rychlostí 40 cm za 10 s.
Vypočítat:
a) Jeho rychlost
a) Období
b) Frekvence
Můžeme vypočítat rychlost vlny s poskytnutými daty, protože se šíří rychlostí 40 cm za 10 s, proto:
v = 40 cm / 10 s = 4 cm / s
Dříve byl vztah mezi rychlostí, vlnovou délkou a periodou stanoven jako:
v = λ / T
Proto je toto období:
T = λ / v = 2 cm / 4 cm / s = 0,5 s.
Vzhledem k tomu, že frekvence je inverzní k období:
f = 1 / T = 1 / 0,5 s = 2 s-1
Inverzní sekunda nebo s-1 Jmenuje se Hertz nebo Hertz a má zkratku Hz. Byl uveden na počest německého fyzika Heinricha Hertze (1857-1894), který objevil způsob výroby elektromagnetických vln.
Řetězec je natažen působením síly 125 N. Pokud je jeho lineární hustota μ 0,0250 kg / m, jaká bude rychlost šíření vlny??
Dříve jsme viděli, že rychlost závisí na napětí a lineární hustotě lana jako:
protidva = T / μ
Proto:
protidva = 125 N / 0,0250 kg / m = 5000 (m / s)dva
Z druhé odmocniny tohoto výsledku:
v = 70,7 m / s
Zatím žádné komentáře