De vågrörelse Den består av spridningen av en störning, kallad en våg, i ett material eller till och med i ett vakuum, om det är lätt eller någon annan elektromagnetisk strålning.
Energin rör sig i vågrörelse utan att partiklarna i mediet rör sig för långt från sina positioner, eftersom störningen bara får dem att svänga eller vibrera kontinuerligt runt jämviktsstället..
Och denna vibration är den som överförs från en partikel till en annan i mitten, i det som kallas a mekanisk våg. Ljud sprider sig på detta sätt: en källa komprimerar och expanderar växelvis luftmolekylerna, och energin som reser på detta sätt är i sin tur ansvarig för att sätta trumhinnan att vibrera, en känsla som hjärnan tolkar som ljud.
I fallet med ljus, som inte behöver något material, är det svängningen av elektriska och magnetiska fält som överförs.
Som vi kan se har två av de viktigaste fenomenen för livet: ljus och ljud, vågrörelser, därav vikten av att veta mer om deras beteende..
Artikelindex
Vågor har flera karakteristiska attribut som vi kan gruppera efter deras natur:
Låt oss titta på en schematisk framställning av en enkel våg som en periodisk följd av åsar och dalar. Ritningen representerar lite mer än en cykel eller vad som är detsamma: en fullständig svängning.
Dessa element är gemensamma för alla vågor, inklusive ljus och ljud..
v = λ / T
Det finns olika typer av vågor, eftersom de klassificeras enligt flera kriterier, till exempel kan de klassificeras enligt:
En våg kan vara av flera typer samtidigt, vilket vi kommer att se nedan:
Partiklarna som utgör mediet har förmågan att på olika sätt svara på störningen, på detta sätt uppstår de:
Partiklarna i mediet svänger i en riktning vinkelrät mot störningens. Till exempel, om vi har en horisontell stram sträng som störs i ena änden, oscillerar partiklarna upp och ner medan störningen rör sig horisontellt..
Elektromagnetiska vågor rör sig också på detta sätt, oavsett om de gör det i ett material eller inte..
Förökning går i samma riktning som partiklarna i mediet. Det mest kända exemplet är ljud, där ljudstörningen komprimerar och expanderar luften när den rör sig genom den, vilket får molekylerna att röra sig fram och tillbaka..
De kräver alltid ett materialmedium för att sprida sig, vilket kan vara fast, flytande eller gas. Ljud är också ett exempel på en mekanisk våg, såväl som vågorna som produceras i de strama strängarna på musikinstrument och de som sprider sig runt om i världen: seismiska vågor.
Elektromagnetiska vågor kan spridas i vakuum. Det finns inga oscillerande partiklar, utan elektriska och magnetiska fält som är ömsesidigt vinkelräta och samtidigt vinkelräta mot utbredningsriktningen..
Spektrumet för elektromagnetiska frekvenser är mycket brett, men vi uppfattar knappt med våra sinnen ett smalt band av våglängder: det synliga spektrumet.
Beroende på utbredningsriktningen kan vågorna vara:
Om vi har en stram sträng, rör störningen hela längden, det vill säga i en dimension. Det inträffar också när en fjäder eller en flexibel fjäder som slinky.
Men det finns vågor som rör sig på en yta, till exempel vattenytan när en sten kastas på en damm eller de som sprider sig i jordskorpan, i det här fallet talar vi om tvådimensionella vågor.
Slutligen finns det vågor som ständigt färdas i alla rymdriktningar som ljud och ljus..
Vågor kan färdas över stora områden, såsom ljusvågor, ljud och seismiska vågor. Istället är andra begränsade till en mindre region. Det är därför de också klassificeras som:
-Resande vågor
-Stående vågor.
När en våg sprider sig från sin källa och inte återvänder till den har du en resande våg. Tack vare dem hör vi ljudet av musik som kommer från ett närliggande rum och solljuset når oss, som måste resa 150 miljoner kilometer i rymden för att belysa planeten. Det gör det med en konstant hastighet på 300 000 km / s.
Till skillnad från resande vågor rör sig stående vågor i ett begränsat område, till exempel störningar i ett musikinstrument som en gitarr..
Harmoniska vågor kännetecknas av att de är cykliska eller periodiska. Detta innebär att störningen upprepar sig varje visst konstant tidsintervall, som kallas period Vinka.
Harmoniska vågor kan matematiskt modelleras med sinus- och cosinusfunktionerna.
Om störningen inte upprepas varje visst tidsintervall, är vågen inte harmonisk och dess matematiska modellering är mycket mer komplex än för harmoniska vågor..
Naturen ger oss exempel på vågrörelser hela tiden, ibland är detta uppenbart, men andra gånger inte, som i fallet med ljus: hur vet vi att det rör sig som en våg??
Ljusets vågkaraktär debatterades i århundraden. Således var Newton övertygad om att ljus var ett flöde av partiklar, medan Thomas Young i början av 1800-talet visade att det beter sig som en våg.
Slutligen, hundra år senare, bekräftade Einstein, för allas sinnesfrid, att ljuset var dubbelt: våg och partiklar samtidigt, beroende på om dess förökning studeras eller hur det interagerar med materien..
Förresten, samma sak händer med elektronerna i atomen, de är också dubbla enheter. De är partiklar, men de upplever också fenomen som är exklusiva för vågor, som till exempel diffraktion.
Låt oss nu titta på några vardagliga exempel på uppenbar vågrörelse:
En mjuk vår, vår eller slinky Den består av en spiralfjäder med vilken längsgående och tvärgående vågor kan visualiseras, beroende på hur det störs av ena änden.
När du trycker på ett instrument som en gitarr eller harpa observerar du de stående vågorna som går fram och tillbaka mellan strängens ändar. Strängens ljud beror på dess tjocklek och spänningen den utsätts för.
Ju strängare strängen desto lättare sprids en störning genom den, precis som när strängen är tunnare. Det kan visas att kvadraten för vågens hastighet vtvå ges av:
vtvå = T / μ
Där T är spänningen i strängen och μ är dess linjära densitet, det vill säga dess massa per längdenhet.
Vi har stämbanden med vilka ljud sänds ut för kommunikation. Dess vibrationer uppfattas genom att placera fingrarna på halsen när man talar.
De sprider sig i havskroppar vid gränsen mellan vatten och luft och har sitt ursprung i vindar, som får små portioner vätska att röra sig fram och tillbaka..
Dessa svängningar förstärks av inverkan av olika krafter förutom vinden: friktion, ytspänning i vätskan och den ständigt närvarande tyngdkraften..
Jorden är inte en statisk kropp, eftersom störningar uppträder inuti den som färdas genom de olika lagren. De uppfattas som skakningar och ibland, när de bär mycket energi, som jordbävningar som kan orsaka mycket skada.
Moderna atomteorier förklarar atomens struktur analogt med stående vågor.
En ljudvåg har en våglängd som är lika med 2 cm och sprids med en hastighet av 40 cm på 10 s.
Beräkna:
a) Dess hastighet
a) Perioden
b) Frekvens
Vi kan beräkna vågens hastighet med de angivna uppgifterna, eftersom den sprids med en hastighet av 40 cm på 10 s, därför:
v = 40 cm / 10 s = 4 cm / s
Tidigare hade förhållandet mellan hastighet, våglängd och period fastställts som:
v = λ / T
Därför är perioden:
T = A / v = 2 cm / 4 cm / s = 0,5 s.
Eftersom frekvensen är periodens invers:
f = 1 / T = 1 / 0,5 s = 2 s-1
Den inversa av en sekund eller s-1 Det kallas Hertz eller Hertz och förkortas Hz. Det gavs för att hedra den tyska fysikern Heinrich Hertz (1857-1894), som upptäckte hur man producerar elektromagnetiska vågor.
En sträng sträcks ut under inverkan av en kraft på 125 N. Om dess linjära densitet μ är 0,0250 kg / m, vad blir hastigheten för en vågs utbredning??
Tidigare hade vi sett att hastigheten beror på linans spänning och linjära densitet som:
vtvå = T / μ
Därför:
vtvå = 125 N / 0,0250 kg / m = 5000 (m / s)två
Tar kvadratroten av detta resultat:
v = 70,7 m / s
Ingen har kommenterat den här artikeln än.