Wellige Bewegungseigenschaften, Arten von Wellen, Beispiele

Er Wellenbewegung Es besteht aus der Ausbreitung einer Störung, die als Welle bezeichnet wird, in einem materiellen Medium oder sogar in einem Vakuum, wenn es das Licht oder eine andere elektromagnetische Strahlung ist.

Energie fährt in die undulatorische Bewegung, ohne dass die Partikel aus dem Medium viel von ihren Positionen entfernt sind, da die Störung sie nur oszillieren oder kontinuierlich um das Gleichgewicht vibriert.

Wasserbewegung im Meer

Und diese Schwingung ist diejenige, die in der Mitte von einem Teilchen zum anderen übertragen wird, in dem, was bekannt ist Mechanische Welle. Der Schall breitet sich auf diese Weise aus: Eine Quelle komprimiert und erweitert die Luftmoleküle abwechselnd, und die Energie, die auf diese Weise reist.

Bei Licht, das kein Material benötigt, ist die Schwingung der übertragenen elektrischen und magnetischen Felder.

Wie wir sehen, haben zwei der wichtigsten Phänomene für das Leben: Licht und Klang, wellige Bewegung, daher die Bedeutung, mehr über ihr Verhalten zu wissen.

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Merkmale der adulatorischen Bewegung

Die Wellen haben mehrere charakteristische Attribute, die wir nach ihrer Natur gruppieren können:

• Räumliche Eigenschaften, die sich auf die Form beziehen.
• Vorübergehende oder Dauereigenschaften.

Schauen wir uns eine schematische Darstellung einer einfachen Welle als periodische Folge von Graten und Tälern an. Die Zeichnung repräsentiert etwas über einen Zyklus oder was das gleiche ist: eine vollständige Schwingung.

Elemente einer Welle. Quelle: f. Zapata.

Räumliche Merkmale von Wellen

Diese Elemente sind allen Wellen gemeinsam, einschließlich Licht und Klang.

• Kamm: Die höchste Position.
• Schlucht: Das Niedrigste.
• Knoten: Punkt, an dem die Welle die Gleichgewichtsposition schneidet. In der Abbildung befindet sich die segmentierte Linie oder die horizontale Achse.
• Wellenlänge: Mit dem griechischen Buchstaben λ (Lambda) ist der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Graten oder zwischen einem Punkt und einem Punkt, der die gleiche Höhe hat, aber vom nächsten Zyklus hat.
• Verlängerung: Es ist der vertikale Abstand zwischen einem Wellenpunkt und der Gleichgewichtsposition.
• Amplitude: ist die maximale Dehnung.

Vorübergehende Merkmale von Wellen

• Zeitraum, Zeit, die einen vollständigen Zyklus dauert.
• Frequenz: Anzahl der Wellen, die pro Zeiteinheit erzeugt werden. Es ist das inverse oder gegenseitige der Zeitraum.
• Geschwindigkeit: Es ist definiert als der Quotient zwischen der Wellenlänge und der Periode. Wenn Sie als V bezeichnet werden, lautet diese Beziehung auf mathematische Weise:

V = λ /t

Arten von Wellen

Es gibt verschiedene Arten von Wellen, da sie nach mehreren Kriterien klassifiziert werden, beispielsweise können sie nach:

• Die Richtung, die die Störung trägt.
• Das Medium, in dem sie sich ausbreiteten.
• Die Richtung, in die die Mediumpartikel schwingen.

Kann Ihnen dienen: relativer Fehler: Formeln, wie es berechnet wird, Übungen

Eine Welle kann gleichzeitig von mehreren Typen sein, wie wir unten sehen werden:

- Wellen gemäß der Schwingung des Mediums

Die Partikel, aus denen das Medium besteht, können auf verschiedene Weise auf die Störung reagieren, auf diese Weise entstehen:

Kreuzwellen

In einer Querwelle verbreitet sich Störung senkrecht in die Richtung, in die die Partikel schwingen. Quelle: Wikimedia Commons.

Die Partikel des mittleren Bereichs in Richtung senkrecht zur Störung. Wenn wir beispielsweise ein horizontales Zenseil haben, das an einem Ende gestört wird, reichen die Partikel von oben nach unten, während die Störung horizontal bewegt.

Elektromagnetische Wellen bewegen sich ebenfalls auf diese Weise, ob sie in einer materiellen Umgebung so tun, als ob nicht.

Longitudinalwellen

Die Ausbreitung fährt in die gleiche Richtung, in der die Partikel des Mediums dies tun. Das bekannteste Beispiel ist der Klang, in dem die Schallstörung die Luft komprimiert und erweitert, wenn sie sich durch sie bewegt, wodurch die Moleküle von einer Seite zur anderen schwanken.

- Wellen nach dem Medium, in dem sie sich ausbreiten

Mechanische Wellen

Seismische Wellen sind mechanische Wellen

Sie benötigen immer ein materielles Medium, das sich ausbreiten kann, das feste, flüssige oder gas sein kann. Sound ist auch ein Beispiel für eine mechanische Welle sowie die Wellen, die in den angespannten Seilen von Musikinstrumenten auftreten, und solche, die sich auf der ganzen Welt ausbreiten: seismische Wellen.

Elektromagnetische Wellen

Elektromagnetische Wellen können sich im Vakuum ausbreiten. Es gibt keine Partikel in der Schwingung, sondern elektrische und magnetische Felder senkrecht und gleichzeitig senkrecht zur Ausbreitungsrichtung.

Das elektromagnetische Frequenzspektrum ist sehr breit, aber wir nehmen mit unseren Sinnen kaum einen schmalen Wellenlängenstreifen wahr: das sichtbare Spektrum.

- Wellen gemäß der Ausbreitungsrichtung

Nach der Propagationsansprache können Wellen sein:

• Eindimensional
• Zwei -dimensionale
• Drei -dimensional

Wenn wir ein angespanntes Seil haben, bewegt sich die Störung durchgehend, dh in einer Dimension. Es tritt auch auf, wenn eine flexible Feder oder Feder stört wie störtlich Aufreizend.

Es gibt jedoch Wellen, die sich auf einer Oberfläche bewegen, wie die Oberfläche des Wassers, wenn ein Stein auf einen Teich geworfen wird, oder solche, die sich in der Erdkruste ausbreiten.

Schließlich gibt es Wellen, die kontinuierlich in alle Richtungen des Raums wie Klang und Licht fahren.

- Wellen nach seiner Erweiterung

Wellen können sich entlang großer Erweiterungen wie Lichtwellen, Klang und seismischen Wellen ausbreiten. Stattdessen sind andere auf eine kleinere Region beschränkt. Deshalb werden sie auch als:

Kann Ihnen dienen: Was sind die thermischen Eigenschaften und was sind?? (Mit Beispielen)

-Reisewellen

-Stehende Wellen.

Reisewellen

Wenn sich eine Welle aus ihrer Quelle ausbreitet und nicht dazu zurückkehrt, haben Sie eine Wanderwelle. Dank ihnen hören wir zu. Macht es mit konstanter Geschwindigkeit von 300.000 km/s.

Stehende Wellen

Im Gegensatz zu reisenden Wellen bewegen sich stationäre Wellen in einer begrenzten Region, zum Beispiel die Störung im Seil eines Musikinstruments wie eine Gitarre.

Harmonische Wellen

Harmonische Wellen sind dadurch gekennzeichnet, dass sie zyklisch oder periodisch sind. Dies bedeutet, dass die Störung jedes bestimmte konstante Zeitintervall wiederholt wird, genannt Zeitraum der Welle.

Harmonische Wellen können mit Hilfe der Sinus- und Cosinus -Funktionen mathematisch modelliert werden.

Nicht -periodische Wellen

Wenn die Störung nicht in jedem bestimmten Zeitintervall wiederholt wird, ist die Welle nicht harmonisch und ihre mathematische Modellierung ist viel komplexer als die von harmonischen Wellen.

Beispiele für Ondulationsbewegungen

Die Natur präsentiert uns ständig Beispiele für undulatorische Bewegung, manchmal ist dies offensichtlich, aber manchmal nicht wie im Licht: Woher wissen wir, dass sie sich wie eine Welle bewegt?

Die wellige Natur des Lichts wurde seit Jahrhunderten diskutiert. So war Newton überzeugt, dass Licht ein Partikelfluss war, während Thomas Young zu Beginn des 19. Jahrhunderts zeigte, dass er sich wie eine Welle verhielt.

Schließlich sagte einhundert Jahre später Einstein für die Ruhe aller, dass das Licht doppelt sei: Welle und Teilchen gleichzeitig, je nachdem, ob seine Ausbreitung untersucht wird oder wie es mit der Angelegenheit interagiert.

Das Gleiche gilt für Elektronen im Atom, sie sind auch zwei Einheiten. Sie sind Partikel, aber sie erleben auch exklusive Phänomene von Wellen, beispielsweise bei der Beugung.

Lassen Sie uns nun einige tägliche Beispiele für offensichtliche Wellenbewegungen sehen:

Das Dock

Eine weiche Feder, Frühling oder Aufreizend Es besteht aus einer helikalen Quelle, mit der Längs- und Querwellen sichtbar machen können, je nachdem, wie eines seiner Enden gestört wird.

Die Saiten von Musikinstrumenten

Durch Klicken auf ein Instrument wie eine Gitarre oder eine Harfe kommen und gehen die stationären Wellen zwischen die Enden des Seils. Das Geräusch des Seils hängt von seiner Dicke und der Spannung ab, der es ausgesetzt ist.

Je mehr angespannt das Seil ist, desto leichter ist eine Störung dafür, auf die gleiche Weise, wenn das Seil dünner ist. Es kann gezeigt werden, dass das Quadrat der Wellengeschwindigkeit v² Es wird gegeben durch:

Kann Ihnen dienen: interne Energie

v² = T / μ

Wobei t die Spannung im Seil ist und μ die lineare Dichte derselben, dh seine Masse pro Längeeinheit.

Die Stimme

Wir haben die Gesangszeichenfolgen, mit denen Geräusche für die Kommunikation emittiert werden. Seine Schwingung wird wahrgenommen, indem seine Finger beim Sprechen in den Hals gelegt werden.

Wellen

Sie breiten sich in ozeanischen Körpern an der Grenze zwischen Wasser und Luft aus und stammen aus den Winden, die den Einfluss kleiner Teile Flüssigkeit verursachen.

Diese Schwankungen werden durch die Wirkung mehrerer Kräfte zusätzlich zum Wind verstärkt: Reibung, Oberflächenspannung in der Flüssigkeit und die immer vorhandene Schwerkraft.

Seismische Wellen

Die Erde ist kein statischer Körper, da es Störungen gibt, die durch die verschiedenen Schichten reisen. Sie werden als Zittern wahrgenommen und gelegentlich, wenn sie viel Energie transportieren, als Erdbeben, die viel Schaden verursachen können.

Die Struktur des Atoms

Moderne Atomtheorien erklären die Struktur des Atoms durch eine Analogie mit stationären Wellen.

Gelöste Übungen

Übung 1

Eine Schallwelle hat eine Wellenlänge von 2 cm und breitet sich mit einer Geschwindigkeit von 40 cm in 10 s aus.

Berechnung:

a) Ihre Geschwindigkeit

a) die Periode

b) Frequenz

Lösung für

Wir können die Geschwindigkeit der Welle mit den bereitgestellten Daten berechnen, da sie sich in 10 s mit einer Geschwindigkeit von 40 cm ausbreitet, daher:

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

Lösung b

Früher die Beziehung zwischen Geschwindigkeit, Wellenlänge und Periode wie:

V = λ /t

Daher ist die Periode:

T = λ / v = 2 cm / 4 cm / s = 0.5 s.

Lösung c

Da die Frequenz die Umkehrung der Periode ist:

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

Die Umkehrung von Second oder s^-1 Er heißt Hertz oder Hertzio und hat Hz abgekürzt. Der deutsche Physiker Heinrich Hertz (1857-1894) wurde zu Ehren gegeben, der die Art der Erzeugung elektromagnetischer Wellen entdeckte.

Übung 2

Ein Seil ist unter der Wirkung einer Kraft von 125 n angespannt. Wenn Ihre lineare Dichte μ 0 beträgt.0250 kg/m, was wird die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer Welle sein??

Lösung

Wir hatten zuvor gesehen, dass Geschwindigkeit von der Spannung und der linearen Dichte des Seils abhängt, wie z

v² = T / μ

Deshalb:

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

Nehmen Sie die Quadratwurzel dieses Ergebnisses:

V = 70.7 m/s

Verweise

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