De golfbeweging Het bestaat uit de voortplanting van een storing, een golf genaamd, in een materieel medium of zelfs in een vacuüm, als het licht of een andere elektromagnetische straling is..
De energie reist in golfbeweging, zonder dat de deeltjes in het medium te ver van hun positie af bewegen, aangezien de verstoring ze alleen maar continu laat oscilleren of trillen rond de evenwichtssite..
En deze trilling is degene die wordt overgedragen van het ene deeltje naar het andere in het midden, in wat bekend staat als een mechanische golf. Geluid plant zich op deze manier voort: een bron comprimeert en zet de luchtmoleculen afwisselend uit, en de energie die op deze manier reist, is op zijn beurt verantwoordelijk voor het trillen van het trommelvlies, een sensatie die de hersenen interpreteren als geluid.
In het geval van licht, dat geen materieel medium nodig heeft, wordt de trilling van elektrische en magnetische velden doorgelaten.
Zoals we kunnen zien, hebben twee van de belangrijkste verschijnselen voor het leven: licht en geluid golfbeweging, vandaar het belang om meer te weten over hun gedrag..
Artikel index
Golven hebben verschillende karakteristieke kenmerken die we kunnen groeperen op basis van hun aard:
Laten we eens kijken naar een schematische weergave van een eenvoudige golf als een periodieke opeenvolging van bergkammen en dalen. De tekening stelt weinig meer voor dan een cyclus of wat hetzelfde is: een volledige oscillatie.
Deze elementen zijn gemeenschappelijk voor alle golven, inclusief licht en geluid..
v = λ / T
Er zijn verschillende soorten golven, omdat ze worden geclassificeerd volgens verschillende criteria, ze kunnen bijvoorbeeld worden geclassificeerd volgens:
Een golf kan van verschillende typen tegelijk zijn, zoals we hieronder zullen zien:
De deeltjes waaruit het medium bestaat, hebben het vermogen om op verschillende manieren op de verstoring te reageren, op deze manier ontstaan ze:
De deeltjes in het medium oscilleren in een richting loodrecht op die van de verstoring. Als we bijvoorbeeld een horizontale strakke snaar hebben die aan het ene uiteinde wordt verstoord, oscilleren de deeltjes op en neer, terwijl de verstoring horizontaal beweegt..
Elektromagnetische golven reizen ook op deze manier, of ze dat nu in een materieel medium doen of niet..
Voortplanting gaat in dezelfde richting als de deeltjes in het medium. Het bekendste voorbeeld is geluid, waarbij de geluidsstoring de lucht comprimeert en uitzet terwijl deze erdoorheen beweegt, waardoor de moleculen heen en weer bewegen..
Ze hebben altijd een materieel medium nodig om zich voort te planten, dat vast, vloeibaar of gasvormig kan zijn. Geluid is ook een voorbeeld van een mechanische golf, evenals de golven die worden geproduceerd in de strakke snaren van muziekinstrumenten en die zich voortplanten over de hele wereld: seismische golven.
Elektromagnetische golven kunnen zich voortplanten in een vacuüm. Er zijn geen oscillerende deeltjes, maar elektrische en magnetische velden die onderling loodrecht en tegelijkertijd loodrecht op de voortplantingsrichting staan..
Het spectrum van elektromagnetische frequenties is erg breed, maar we nemen met onze zintuigen nauwelijks een smalle golflengteband waar: het zichtbare spectrum.
Afhankelijk van de voortplantingsrichting kunnen de golven zijn:
Als we een strakke snaar hebben, legt de storing zich over de hele lengte af, dat wil zeggen in één dimensie. Het komt ook voor wanneer een veer of flexibele veer zoals de stiekem.
Maar er zijn golven die op een oppervlak bewegen, zoals het wateroppervlak wanneer een steen op een vijver wordt gegooid of die zich voortplanten in de aardkorst, in dit geval spreken we van tweedimensionale golven.
Ten slotte zijn er golven die voortdurend in alle richtingen van de ruimte reizen, zoals geluid en licht..
Golven kunnen over grote gebieden reizen, zoals lichtgolven, geluid en seismische golven. In plaats daarvan zijn andere beperkt tot een kleinere regio. Daarom zijn ze ook geclassificeerd als:
-Reizende golven
-Staande golven.
Wanneer een golf zich voortplant vanaf zijn bron en er niet naar terugkeert, heb je een reizende golf. Dankzij hen horen we het geluid van muziek die uit een aangrenzende kamer komt en het zonlicht bereikt ons, die 150 miljoen kilometer in de ruimte moet reizen om de planeet te verlichten. Dat doet hij met een constante snelheid van 300.000 km / s.
In tegenstelling tot reizende golven, bewegen staande golven in een beperkt gebied, bijvoorbeeld een storing in de snaar van een muziekinstrument zoals een gitaar..
Harmonische golven worden gekenmerkt doordat ze cyclisch of periodiek zijn. Dit betekent dat de storing zich elke bepaald constant tijdsinterval herhaalt, genaamd periode Golf.
Harmonische golven kunnen wiskundig worden gemodelleerd met behulp van de sinus- en cosinusfuncties.
Als de storing zich niet elk bepaald tijdsinterval herhaalt, is de golf niet harmonisch en is de wiskundige modellering ervan veel complexer dan die van harmonische golven..
De natuur geeft ons de hele tijd voorbeelden van golfbewegingen, soms is dit duidelijk, maar soms niet, zoals in het geval van licht: hoe weten we dat het beweegt als een golf??
Over het golfkarakter van licht werd eeuwenlang gedebatteerd. Newton was er dus van overtuigd dat licht een stroom deeltjes was, terwijl Thomas Young aan het begin van de 19e eeuw liet zien dat het zich gedroeg als een golf..
Eindelijk, honderd jaar later bevestigde Einstein, tot ieders gemoedsrust, dat licht tweeledig was: golf en deeltje tegelijk, afhankelijk van of de voortplanting ervan wordt bestudeerd of de manier waarop het met materie samenwerkt..
Overigens gebeurt hetzelfde met de elektronen in het atoom, het zijn ook tweeledige entiteiten. Het zijn deeltjes, maar ze ervaren ook verschijnselen die exclusief zijn voor golven, zoals bijvoorbeeld diffractie.
Laten we nu eens kijken naar enkele alledaagse voorbeelden van duidelijke golfbewegingen:
Een zachte lente, lente of stiekem Het bestaat uit een spiraalveer waarmee de longitudinale en transversale golven kunnen worden gevisualiseerd, afhankelijk van de manier waarop het wordt verstoord door een van zijn uiteinden.
Als je op een instrument zoals een gitaar of harp drukt, zie je de staande golven heen en weer gaan tussen de uiteinden van de snaar. De klank van de snaar hangt af van de dikte en de spanning waaraan hij wordt blootgesteld.
Hoe strakker de snaar, hoe gemakkelijker een storing zich erdoorheen verspreidt, net als wanneer de snaar dunner is. Aangetoond kan worden dat het kwadraat van de snelheid van de golf vtwee is gegeven door:
vtwee = T / μ
Waarbij T de spanning in de snaar is en μ de lineaire dichtheid, dat wil zeggen de massa per lengte-eenheid.
We hebben de stembanden, waarmee geluiden worden uitgezonden voor communicatie. De vibratie wordt waargenomen door de vingers op de keel te plaatsen tijdens het spreken.
Ze planten zich voort in oceanische lichamen op de grens tussen water en lucht, en worden veroorzaakt door winden, die ervoor zorgen dat kleine porties vloeistof heen en weer bewegen..
Deze schommelingen worden versterkt door de werking van verschillende krachten naast de wind: wrijving, oppervlaktespanning in de vloeistof en de altijd aanwezige zwaartekracht..
De aarde is geen statisch lichaam, omdat er binnenin verstoringen optreden die door de verschillende lagen gaan. Ze worden waargenomen als trillingen en soms, wanneer ze veel energie bevatten, als aardbevingen die veel schade kunnen veroorzaken.
Moderne atoomtheorieën verklaren de structuur van het atoom naar analogie met staande golven.
Een geluidsgolf heeft een golflengte gelijk aan 2 cm en plant zich voort met een snelheid van 40 cm in 10 s.
Berekenen:
a) Zijn snelheid
a) De periode
b) Frequentie
We kunnen de snelheid van de golf berekenen met de verstrekte gegevens, aangezien deze zich voortplant met een snelheid van 40 cm in 10 s, dus:
v = 40 cm / 10 s = 4 cm / s
Eerder was de relatie tussen snelheid, golflengte en periode vastgesteld als:
v = λ / T
Daarom is de periode:
T = λ / v = 2 cm / 4 cm / s = 0,5 s.
Omdat de frequentie het omgekeerde is van de periode:
f = 1 / T = 1 / 0,5 s = 2 s-1
Het omgekeerde van een seconde of s-1 Het heet Hertz of Hertz en wordt afgekort tot Hz. Het werd gegeven ter ere van de Duitse natuurkundige Heinrich Hertz (1857-1894), die ontdekte hoe elektromagnetische golven te produceren.
Een snaar wordt uitgerekt onder invloed van een kracht van 125 N. Als de lineaire dichtheid μ 0,0250 kg / m is, wat is dan de voortplantingssnelheid van een golf??
Eerder hadden we gezien dat de snelheid afhankelijk is van de spanning en de lineaire dichtheid van het touw als:
vtwee = T / μ
Daarom:
vtwee = 125 N / 0,0250 kg / m = 5000 (m / s)twee
De vierkantswortel van dit resultaat nemen:
v = 70,7 m / s
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.