Böljande rörelseegenskaper, typer av vågor, exempel

han vågrörelse Den består av utbredningen av en störning, kallad våg, i ett materiellt medium eller till och med i ett vakuum, om det är ljuset eller någon annan elektromagnetisk strålning.

Energi reser i vågrörelsen, utan att partiklarna från mediet får mycket bort från sina positioner, eftersom störningen bara får dem att svänga eller vibrera kontinuerligt runt jämvikten.

Vattenrörelse i havet

Och denna vibration är den som överförs från en partikel till en annan i mitten, i det som kallas en Mekanisk våg. Ljudet sprids på detta sätt: en källa komprimerar och utvidgar luftmolekylerna växelvis, och energin som reser på detta sätt är i sin tur ansvarig för att vibrera trumhinnan, en känsla som hjärnan tolkar som ljud.

När det gäller ljus, som inte behöver material, är svängningen av de elektriska och magnetiska fälten som överförs.

Som vi ser har två av de viktigaste fenomenen för livet: ljus och ljud, böljande rörelse, därmed vikten av att veta mer om deras beteende.

[TOC]

Egenskaper för den ondulatoriska rörelsen

Vågorna har flera karakteristiska attribut som vi kan gruppera enligt deras natur:

• Rumsliga egenskaper, som hänvisar till formen.
• Tillfälliga eller varaktighetsegenskaper.

Låt oss titta på en schematisk representation av en enkel våg som en periodisk följd av åsar och dalar. Ritningen representerar drygt en cykel eller vad som är detsamma: en komplett svängning.

Element i en våg. Källa: f. Zapata.

Vågs rumsliga egenskaper

Dessa element är vanliga för alla vågor, inklusive ljus och ljud.

• Vapen: Den högsta positionen.
• dal: Det lägsta.
• Nod: punkt där vågen korsar jämviktspositionen. I figuren är den segmenterade linjen eller den horisontella axeln.
• Våglängd: betecknad med den grekiska bokstaven λ (lambda) är avståndet mellan två på varandra följande åsar, eller mellan en punkt och en som har samma höjd, men av nästa cykel.
• Förlängning: Det är det vertikala avståndet mellan en vågpunkt och jämviktsposition.
• Amplitud: är den maximala förlängningen.

Tillfälliga egenskaper hos vågor

• Period, Tid som varar en komplett cykel.
• Frekvens: Antal vågor som produceras per tidsenhet. Det är periodens omvända eller ömsesidiga.
• Fart: Det definieras som kvoten mellan våglängden och perioden. Om du betecknas som V, på matematiskt sätt är detta förhållande:

V = λ /t

Vågor

Det finns olika typer av vågor, eftersom de klassificeras enligt flera kriterier, till exempel kan de klassificeras enligt:

• Riktningen som bär störningen.
• Mediet där de sprider sig.
• Riktningen i vilken de medelstora partiklarna oscillerar.

Kan tjäna dig: relativa fel: formler, hur det beräknas, övningar

En våg kan vara av flera typer samtidigt, som vi kommer att se nedan:

- Vågor enligt svängningen av mediet

Partiklarna som utgör mediet har förmågan att svara på flera sätt på störningen, på detta sätt uppstår de:

Korsvågor

I en tvärgående våg sprider störningen vinkelrätt mot den riktning som partiklarna oscillerar. Källa: Wikimedia Commons.

Partiklarna i mediumområdet i riktningen vinkelrätt mot hur störningar gör. Om vi ​​till exempel har ett horisontellt spetsrep som störs i ena änden, sträcker sig partiklarna från topp till botten, medan störningen reser horisontellt.

Elektromagnetiska vågor rör sig också på detta sätt, oavsett om de gör i en materiell miljö som om inte.

Längsgående vågor

Förökningen reser i samma riktning som partiklarna på mediet gör det. Det mest kända exemplet är ljudet, där ljudstörningen komprimerar och utvidgar luften när den rör sig genom den, vilket får molekylerna att röra sig från ena sidan till en annan.

- Vågor enligt mediet där de förökar

Mekaniska vågor

Seismiska vågor är mekaniska vågor

De kräver alltid ett materialmedium för att spridas, vilket kan vara fast, flytande eller gas. Ljud är också ett exempel på en mekanisk våg, liksom vågorna som förekommer i spända repen av musikinstrument och de som sprids över hela världen: seismiska vågor.

Elektromagnetiska vågor

Elektromagnetiska vågor kan spridas i ett vakuum. Det finns inga partiklar i svängningen, men elektriska och magnetfält ömsesidigt vinkelräta och samtidigt vinkelrätt med förökningsriktningen.

Det elektromagnetiska frekvensspektrumet är mycket brett, men vi uppfattar knappt med våra sinnen en smal remsa av våglängder: det synliga spektrumet.

- Vågor enligt förökningsriktningen

Enligt förökningsadressen kan vågor vara:

• Ojämn
• Två -dimensionell
• Tre -dimensionell

Om vi ​​har ett spänt rep reser störningen hela tiden, det vill säga i en dimension. Det inträffar också när en flexibel fjäder eller fjäder är störande som Slinkig.

Men det finns vågor som rör sig på en yta, till exempel vattenytan när en sten kastas på ett damm eller de som sprids i jordskorpan, i detta fall är det prat om två dimensionella vågor.

Slutligen finns det vågor som reser kontinuerligt i alla riktningar som ljud och ljus.

- Vågor enligt dess förlängning

Vågor kan spridas längs stora förlängningar, såsom ljusvågor, ljud och seismiska vågor. Istället är andra begränsade till en mindre region. Det är därför de också klassificeras som:

Kan tjäna dig: Vilka är de termiska egenskaperna och vad är det? (Med exempel)

-Resande vågor

-Stående vågor.

Resande vågor

När en våg sprider sig från källan och inte återvänder till den, har du en resande våg. Tack vare dem lyssnar vi. Gör det med en konstant hastighet på 300.000 km/s.

Stående vågor

Till skillnad från resande vågor rör sig stationära vågor i en begränsad region, till exempel störningen i repet av ett musikinstrument som en gitarr.

Harmoniska vågor

Harmoniska vågor kännetecknas av att de är cykliska eller periodiska. Detta innebär att störningen upprepas varje viss konstant tidsintervall, som kallas period av vågen.

Harmoniska vågor kan vara matematiskt modell med hjälp av sinus- och kosinusfunktionerna.

Icke -periodiska vågor

Om störningen inte upprepas varje viss tidsintervall är vågen inte harmonisk och dess matematiska modellering är mycket mer komplex än harmoniska vågor.

Ondulatory Movement Exempel

Nature presenterar oss exempel på vågig rörelse hela tiden, ibland är detta uppenbart, men ibland inte, som i fallet med ljus: Hur vet vi att det rör sig som en våg?

Den böljande karaktären av ljus diskuterades i århundraden. Således var Newton övertygad om att ljus var ett flöde av partiklar, medan Thomas Young, i början av 1800 -talet, visade att han uppförde sig som en våg.

Slutligen, hundra år senare, sa Einstein, för allas lugn, att ljuset var dubbelt: våg och partikel samtidigt, beroende på om dess förökning studeras eller hur den interagerar med saken.

Förresten, detsamma gäller för elektroner i atomen, de är också dubbla enheter. De är partiklar, men de upplever också exklusiva fenomen av vågor, till exempel diffraktion, till exempel.

Låt oss nu se några dagliga exempel på uppenbar vågrörelse:

Hamnen

En mjuk vår, vår eller Slinkig Den består av en spiralfjäder som längsgående och tvärgående vågor kan visualiseras, beroende på hur ett av dess ändar är störd.

Strängarna av musikinstrument

Genom att klicka på ett instrument som en gitarr eller en harpa kommer de stationära vågorna och går mellan repets ändar. Ljudet från repet beror på dess tjocklek och den spänning som den utsätts för.

Ju mer spänt repet är, desto lättare sprids en störning för det på samma sätt när repet är tunnare. Det kan visas att kvadratet för våghastigheten v² Det ges av:

Kan tjäna dig: intern energi

v² = T / μ

Där t är spänningen i repet och μ är den linjära densiteten för samma, det vill säga dess massa per längdenhet.

Rösten

Vi har vokalsträngarna, med vilka ljud släpps ut för kommunikation. Hans vibration uppfattas genom att placera fingrarna på halsen när han talar.

Havsvågor

De sprids i havskroppar på gränsen mellan vatten och luft och härstammar från vindar, som orsakar svängen av små delar av vätska.

Dessa fluktuationer förstärks av verkan av flera krafter utöver vinden: friktion, ytspänning i vätskan och den alltid nuvarande tyngdkraften.

Seismiska vågor

Jorden är inte en statisk kropp, eftersom det finns störningar som reser genom de olika skikten. De uppfattas som skakningar och ibland när de transporterar mycket energi, som jordbävningar kan orsaka mycket skador.

Atomens struktur

Moderna atomteorier förklarar atomens struktur genom en analogi med stationära vågor.

Löst övningar

Övning 1

En ljudvåg har våglängden lika med 2 cm och sprids med en hastighet av 40 cm på 10 s.

Beräkna:

a) Din hastighet

a) Perioden

b) frekvens

Lösning till

Vi kan beräkna hastigheten på vågen med de tillhandahållna data, eftersom de sprids med en hastighet av 40 cm på 10 s därför:

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

Lösning B

Tidigare förhållandet mellan hastighet, våglängd och period som:

V = λ /t

Därför är perioden:

T = λ / v = 2 cm / 4 cm / s = 0.5 s.

Lösning C

Eftersom frekvensen är invers av perioden:

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

Det omvända av andra eller s^-1 Han kallas Hertz eller Hertzio och förkortat HZ. Den tyska fysikern Heinrich Hertz (1857-1894) gavs till heder, som upptäckte sättet att producera elektromagnetiska vågor.

Övning 2

Ett rep är spänd under verkan av en kraft på 125 n. Om din linjära densitet μ är 0.0250 kg/m, vad kommer att vara förökningshastigheten för en våg?

Lösning

Vi hade tidigare sett att hastigheten beror på repets spänning och linjära densitet, t.ex.:

v² = T / μ

Därför:

v² = 125 N / 0.0250 kg/m = 5000 (m/s)²

Ta kvadratroten av detta resultat:

V = 70.7 m/s

Referenser

1. Giancoli, D.  2006. Fysik: Principer med applikationer. Sjätte. Ed Prentice Hall.
2. Hewitt, Paul. 2012. Konceptuell fysisk vetenskap. Femte. Ed. Pearson.
3. Sears, Zemansky. 2016. Universitetsfysik med modern fysik. 14th. Ed. Volym 1. Pearson.
4. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fysik för vetenskap och teknik. Volym 1. 7th. Ed. Cengage Learning.
5. Tipler, s. (2006) Fysik för vetenskap och teknik. 5: e upplagan. Volym 1. Redaktör.