Aaltoilevat liikkumisominaisuudet, aaltotyypit, esimerkit

Hän aaltoliike Se koostuu häiriöiden, nimeltään aallon, leviämisestä materiaaliväliaineessa tai jopa tyhjiössä, jos se on valo tai mikä tahansa muu sähkömagneettinen säteily.

Energia kulkee aaltoilevassa liikkeessä ilman, että väliaineiden hiukkaset ovat paljon poissa asemistaan, koska häiriöt saavat ne vain värähtelemään tai värähtelemään jatkuvasti tasapainon ympärillä.

Veden liikkuminen meressä

Ja tämä tärinä on se, joka välitetään hiukkasista toiseen keskellä, ns Mekaaninen aalto. Ääni leviää tällä tavalla: lähde puristaa ja laajentaa ilmamolekyylejä vuorotellen, ja tällä tavalla kulkeva energia on puolestaan ​​vastuussa korvan värähtelystä, sensaatiosta, että aivot tulkitsevat ääninä.

Valon tapauksessa, joka ei tarvitse materiaalia, on lähetettyjen sähkö- ja magneettikenttien värähtely.

Kuten näemme, kahdella elämän tärkeimmistä ilmiöistä: valo ja ääni, on aaltoileva liike, joten on tärkeää tietää enemmän heidän käytöksestään.

[TOC]

Ondulatorisen liikkeen ominaisuudet

Aalloilla on useita ominaisominaisuuksia, jotka voimme ryhmitellä heidän luonteensa mukaan:

• Alueelliset ominaisuudet, jotka viittaavat muotoon.
• Väliaikaiset tai kestoominaisuudet.

Katsotaanpa yksinkertaisen aallon kaavamainen esitys harjanteiden ja laaksojen jaksollisena peräkkäisenä peräkkäisenä. Piirustus edustaa hieman yli yhden syklin tai mikä on sama: täydellinen värähtely.

Aallon elementit. Lähde: f. Zapata.

Aaltojen alueelliset piirteet

Nämä elementit ovat yhteisiä kaikille aaltoille, mukaan lukien valo ja ääni.

• Harja: Korkein asema.
• Laakso: Matalin.
• Solmu: kohta, jossa aalto leikkaa tasapainon sijainnin. Kuvassa on segmentoitu viiva tai vaaka -akseli.
• Aallonpituus: Kreikan kirjaimella λ (lambda) on merkitty kahden peräkkäisen harjanteen välinen etäisyys tai yhden pisteen välillä, jolla on sama korkeus, mutta seuraavan syklin välillä.
• Pidennys: Se on pystysuuntainen etäisyys aaltopisteen ja tasapainon asennon välillä.
• Amplitudi: on suurin venymä.

Aaltojen väliaikaiset piirteet

• Ajanjakso, Aika, joka kestää täydellisen syklin.
• Taajuus: Aikayksikköä kohti tuotettujen aaltojen lukumäärä. Se on ajanjakson käänteinen tai vastavuoroinen.
• Nopeus: Se on määritelty aallonpituuden ja ajanjakson välillä. Jos sinut merkitään V: ksi, matemaattisella tavalla tämä suhde on:

V = λ /t

Aaltotyypit

Aaltoja on erityyppisiä, koska ne luokitellaan useiden kriteerien mukaisesti, esimerkiksi ne voidaan luokitella:

• Suunta, joka aiheuttaa häiriöitä.
• Väliaine, johon he levisivät.
• Suunta, johon keskihiukkaset värähtelevät.

Voi palvella sinua: Suhteellinen virhe: kaavat, miten se lasketaan, harjoitukset

Aalto voi olla useita tyyppejä samanaikaisesti, kuten alla näemme:

- Aallot väliaineen värähtelyn mukaan

Mediumin muodostavilla hiukkasilla on kyky reagoida monin tavoin häiriöihin, tällä tavalla ne syntyvät:

Ristiaalto

Poikittaisaallossa häiriö etenee kohtisuorassa suuntaan, johon hiukkaset värähtelevät. Lähde: Wikimedia Commons.

Keskitason hiukkaset suunnassa kohtisuorassa häiriöiden suhteen. Esimerkiksi, jos meillä on vaakasuora jännittynyt köysi, joka on häiriintynyt toisessa päässä, hiukkaset vaihtelevat ylhäältä alas, kun häiriö kulkee vaakasuoraan.

Sähkömagneettiset aallot liikkuvat myös tällä tavalla, riippumatta siitä, tekevätkö ne aineellisessa ympäristössä ikään kuin ei.

Pitkittäiset aallot

Eteneminen kulkee samaan suuntaan, jossa väliaineen hiukkaset tekevät niin. Tunnetuin esimerkki on ääni, jossa äänihäiriö puristaa ja laajentaa ilmaa liikkuessaan sen läpi, aiheuttaen molekyylien liikkumisen heilahteluun toiselta puolelta toiselle.

- Aaltoja sen välineen mukaan, jossa ne etenevät

Mekaaniset aallot

Seismiset aallot ovat mekaanisia aaltoja

Ne vaativat aina leviämistä materiaaliväliaineen, joka voi olla kiinteä, neste tai kaasu. Ääni on myös esimerkki mekaanisesta aaltosta, samoin kuin aallot, jotka tapahtuvat soittimien kireissä köyissä ja ympäri maailmaa leviäviä: seismiset aallot.

Elektromagneettiset aallot

Sähkömagneettiset aallot voivat levitä tyhjiössä. Verroksissa ei ole hiukkasia, vaan sähkö- ja magneettikenttiä molemminpuolisesti kohtisuorassa ja samalla kohtisuorassa etenemissuunnan kanssa.

Sähkömagneettinen taajuusspektri on erittäin leveä, mutta tuskin havaitsemme aisteillamme kapea aallonpituuden nauha: näkyvä spektri.

- Aallot etenemissuunnan mukaan

Levitysosoitteen mukaan aallot voivat olla:

• Yksidimensioinen
• Kaksivuotinen
• Kolmen ulottuvuus

Jos meillä on kireä köysi, häiriö kulkee koko, ts. Se tapahtuu myös, kun joustava jousi tai jousi on häiritseviä Liukeneva.

Mutta on aaltoja, jotka liikkuvat pinnalla, kuten veden pinnalla, kun kivi heitetään lampille tai sellaiset, jotka leviävät maankuoreen, tässä tapauksessa puhutaan kahden dimensioisen aallon puheesta.

Lopuksi on aaltoja, jotka kulkevat jatkuvasti kaikkiin avaruussuuntaan, kuten ääni ja valo.

- Aallot sen laajennuksen mukaan

Aallot voivat levittää suuria pidennyksiä, kuten kevyet aallot, ääni- ja seismiset aallot. Sen sijaan muut rajoittuvat pienemmälle alueelle. Siksi ne luokitellaan myös:

Voi palvella sinua: mitkä ovat lämpöominaisuudet ja mitkä ovat? (Esimerkkejä)

-Matkustavat aallot

-Seisovat aallot.

Matkustavat aallot

Kun aalto leviää lähteestä eikä palaa siihen, sinulla on matkustava aalto. Kiitos heille, että kuuntelemme. Onko se vakiona 300 nopeudella.000 km/s.

Seisovat aallot

Toisin kuin matkustavat aallot, paikallaan olevat aallot liikkuvat rajoitetulla alueella, esimerkiksi soittimen köyden häiriöt kuten kitara.

Harmoniset aallot

Harmonisille aalloille on ominaista syklinen tai jaksollinen. Tämä tarkoittaa, että häiriö toistetaan jokainen tietty vakio aikaväli, nimeltään ajanjakso aalto.

Harmoniset aallot voivat olla matemaattisesti matemaattisesti sini- ja kosiinitoimintojen avulla.

Ei -jaksolliset aallot

Jos häiriöitä ei toisteta jokainen tietyllä aikavälillä, aalto ei ole harmoninen ja sen matemaattinen mallintaminen on paljon monimutkaisempaa kuin harmoniset aallot.

Ondulatoiva liikeesimerkit

Luonto esittelee meille esimerkkejä aaltoilevasta liikkeestä koko ajan, joskus tämä on ilmeistä, mutta joskus ei, kuten valon tapauksessa: mistä tiedämme, että se liikkuu kuin aalto?

Valon aaltoilevasta luonteesta keskusteltiin vuosisatojen ajan. Siten Newton oli vakuuttunut siitä, että valo oli hiukkasten virtaus, kun taas Thomas Young, 1800 -luvun alussa, osoitti käyttäytyvänsä kuin aalto.

Lopuksi, sata vuotta myöhemmin Einstein sanoi kaikkien rauhallisuudesta, että valo oli kaksinkertainen: aalto ja hiukkas samanaikaisesti riippuen siitä, tutkitaanko sen etenemistä vai tapaan, jolla se on vuorovaikutuksessa asian kanssa.

Muuten, sama koskee atomin elektroneja, ne ovat myös kaksoisyksiköitä. Ne ovat hiukkasia, mutta he kokevat myös aaltojen yksinoikeudella, kuten esimerkiksi diffraktiolla.

Katsotaan nyt joitain päivittäisiä esimerkkejä ilmeisestä aallon liikkeestä:

Satama

Pehmeä jousi, jousi tai Liukeneva Se koostuu kierteisestä jousta, jonka kanssa pitkittäiset ja poikittaiset aallot voidaan visualisoida riippuen siitä, miten yksi sen päistä on häiriintynyt.

Soittimien jouset

Napsauttamalla instrumenttia, kuten kitaraa tai harppua, paikallaan olevat aallot tulevat ja menevät köyden päiden väliin. Köyden ääni riippuu sen paksuudesta ja jännityksestä, jolle se altistetaan.

Mitä kireämpi köysi on, sitä helpommin häiriöt levitetään samalla tavalla, kun köysi on ohuempi. Voidaan osoittaa, että aallonopeuden neliö V² Se on annettu:

Voi palvella sinua: sisäinen energia

v² = T / μ

Missä T on köyden jännitys ja μ on saman lineaarinen tiheys, ts. Sen massa pituusyksikköä kohti.

Ääni

Meillä on laulujonot, joiden kanssa äänet lähetetään viestintään. Hänen värähtelynsä havaitaan asettamalla sormensa kurkkuunsa puhuessaan.

Meren aallot

Ne leviävät valtameren kappaleisiin veden ja ilman välisellä rajalla ja ovat peräisin tuulista, jotka aiheuttavat pienten nesteen annoksen heilahtelun.

Nämä vaihtelut monistetaan useiden voimien vaikutuksella tuulen lisäksi: kitka, nesteen pintajännitys ja aina nykyinen painovoimavoima.

Seismiset aallot

Maa ei ole staattinen ruumis, koska on häiriöitä, jotka kulkevat eri kerrosten läpi. Niitä pidetään vapinaina ja toisinaan, kun he kuljettavat paljon energiaa, maanjäristyksiä, jotka kykenevät aiheuttamaan paljon vaurioita.

Atomin rakenne

Nykyaikaiset atomiteoriat selittävät atomin rakenteen analogian kautta paikallaan olevilla aaltoilla.

Ratkaisut

Harjoitus 1

Ääniaallon aallonpituus on yhtä suuri kuin 2 cm ja leviää nopeudella 40 cm 10 sekunnissa.

Laskea:

a)

a) ajanjakso

b) taajuus

Liittää jhk

Voimme laskea aallon nopeuden toimitetuilla tietoilla, koska se leviää nopeudella 40 cm 10 sekunnissa: siksi:

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

Ratkaisu b

Aikaisemmin nopeuden, aallonpituuden ja ajanjakson välinen suhde, kuten:

V = λ /t

Siksi ajanjakso on:

T = λ / V = ​​2 cm / 4 cm / s = 0.5 s.

Liuos C

Koska taajuus on ajan käänteinen:

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

Toisen tai s^-1 Häntä kutsutaan Hertz tai Hertzio ja lyhennetty Hz. Saksalainen fyysikko Heinrich Hertz (1857-1894) annettiin kunniaksi, joka löysi tavan tuottaa sähkömagneettisia aaltoja.

Harjoitus 2

Köysi on jännittynyt 125 N: n voiman alla. Jos lineaarinen tiheys μ on 0.0250 kg/m, mikä on aallon etenemisnopeus?

Ratkaisu

Olimme aiemmin nähneet, että nopeus riippuu köyden jännityksestä ja lineaarisesta tiheydestä, kuten:

v² = T / μ

Siksi:

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

Tämän tuloksen neliöjuuren ottaminen:

V = 70.7 m/s

Viitteet

1. Giancoli, D.  2006. Fysiikka: sovellusten periaatteet. Kuudes. Ed Prentice Hall.
2. Hewitt, Paul. 2012. Käsitteellinen fysiikka. Viides. Ed. Pearson.
3. Sears, Zemansky. 2016. Yliopiston fysiikka, jolla on moderni fysiikka. 14. päivä. Ed. Osa 1. Pearson.
4. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fysiikka tieteen ja tekniikan fysiikka. Osa 1. Seitsemäs. Ed. Cengage -oppiminen.
5. Tipler, P. (2006) Tieteen ja tekniikan fysiikka. 5. ed. Osa 1. Toimitus palautti.