Ciri -ciri Pergerakan Beratur, Jenis Gelombang, Contoh

Dia gerakan gelombang Ia terdiri daripada penyebaran gangguan, yang dipanggil gelombang, dalam medium material atau bahkan dalam vakum, jika ia adalah cahaya atau sinaran elektromagnetik lain.

Tenaga bergerak dalam pergerakan undulatory, tanpa zarah dari medium mendapat banyak dari kedudukan mereka, kerana gangguan hanya membuat mereka berayun atau bergetar secara berterusan di sekitar keseimbangan.

Pergerakan air di lautan

Dan getaran ini adalah yang dihantar dari satu zarah ke yang lain di tengah, dalam apa yang dikenali sebagai Gelombang mekanikal. Bunyi merebak dengan cara ini: sumber memampatkan dan memperluaskan molekul udara secara bergantian, dan tenaga yang bergerak dengan cara ini pada gilirannya bertanggungjawab untuk bergetar gendang telinga, sensasi bahawa otak menafsirkan sebagai bunyi.

Dalam kes cahaya, yang tidak memerlukan bahan, adalah ayunan medan elektrik dan magnet yang ditransmisikan.

Seperti yang kita lihat, dua fenomena yang paling penting untuk kehidupan: cahaya dan bunyi, mempunyai pergerakan bergelora, oleh itu pentingnya mengetahui lebih lanjut mengenai tingkah laku mereka.

[TOC]

Ciri -ciri pergerakan ontulatory

Gelombang mempunyai beberapa sifat ciri yang dapat kita kumpulan mengikut sifat mereka:

• Ciri -ciri spatial, yang merujuk kepada borang.
• Ciri sementara atau tempoh.

Mari kita lihat perwakilan skematik gelombang mudah sebagai penggantian rabung dan lembah berkala. Lukisan mewakili lebih dari satu kitaran atau apa yang sama: ayunan lengkap.

Unsur gelombang. Sumber: f. Zapata.

Ciri gelombang spatial

Unsur -unsur ini biasa bagi semua gelombang, termasuk cahaya dan bunyi.

• Puncak: Kedudukan tertinggi.
• Lembah: Yang paling rendah.
• Nod: titik di mana gelombang merentasi kedudukan keseimbangan. Dalam angka adalah garis tersegmentasi atau paksi mendatar.
• Panjang gelombang: dilambangkan dengan huruf Yunani λ (lambda) adalah jarak antara dua rabung berturut -turut, atau antara satu titik dan satu yang mempunyai ketinggian yang sama, tetapi kitaran seterusnya.
• Pemanjangan: Ini adalah jarak menegak antara titik gelombang dan kedudukan keseimbangan.
• Amplitud: Adakah pemanjangan maksimum.

Ciri -ciri sementara gelombang

• Tempoh, Masa yang berlangsung kitaran lengkap.
• Kekerapan: bilangan gelombang yang dihasilkan setiap unit masa. Ia adalah songsang atau timbal balik dalam tempoh tersebut.
• Kelajuan: Ia ditakrifkan sebagai kuota antara panjang gelombang dan tempoh. Jika anda dilambangkan sebagai v, dengan cara matematik hubungan ini adalah:

V = λ /t

Jenis gelombang

Terdapat pelbagai jenis gelombang, kerana ia diklasifikasikan mengikut beberapa kriteria, contohnya mereka boleh diklasifikasikan mengikut:

• Arah yang membawa gangguan.
• Medium di mana mereka menyebar.
• Arah di mana zarah sederhana berayun.

Boleh melayani anda: ralat relatif: formula, bagaimana ia dikira, latihan

Gelombang boleh beberapa jenis pada masa yang sama, seperti yang akan kita lihat di bawah:

- Gelombang mengikut ayunan medium

Zarah -zarah yang membentuk medium mempunyai keupayaan untuk bertindak balas dalam beberapa cara untuk gangguan, dengan cara ini mereka timbul:

Gelombang salib

Dalam gelombang melintang, gangguan menyebarkan tegak lurus ke arah di mana zarah berayun. Sumber: Wikimedia Commons.

Zarah julat sederhana ke arah tegak lurus dengan bagaimana gangguan. Sebagai contoh, jika kita mempunyai tali tegang mendatar yang terganggu pada satu hujung, zarah -zarahnya berkisar dari atas ke bawah, sementara gangguan itu bergerak secara mendatar.

Gelombang elektromagnet juga bergerak dengan cara ini, sama ada mereka melakukan persekitaran material seolah -olah tidak.

Gelombang membujur

Penyebaran bergerak ke arah yang sama di mana zarah -zarah medium melakukannya. Contoh yang paling terkenal adalah bunyi, di mana gangguan bunyi memampatkan dan mengembang udara ketika ia bergerak melaluinya, menyebabkan molekul bergerak dari satu sisi ke sisi lain.

- Gelombang mengikut medium di mana mereka menyebarkan

Gelombang mekanikal

Gelombang seismik adalah gelombang mekanikal

Mereka selalu memerlukan medium material untuk disebarkan, yang boleh menjadi pepejal, cecair atau gas. Bunyi juga merupakan contoh gelombang mekanikal, serta gelombang yang berlaku di tali tegang alat muzik dan yang tersebar di seluruh dunia: gelombang seismik.

Gelombang elektromagnet

Gelombang elektromagnet dapat tersebar dalam vakum. Tidak ada zarah dalam ayunan, tetapi medan elektrik dan magnet saling berserenjang, dan pada masa yang sama berserenjang dengan arah penyebaran.

Spektrum frekuensi elektromagnet sangat luas, tetapi kita hampir tidak melihat dengan deria kita dengan jalur sempit panjang gelombang: spektrum yang kelihatan.

- Gelombang mengikut arah penyebaran

Menurut alamat penyebaran, gelombang boleh:

• Unidimensional
• Dua -dimensi
• Tiga -dimensi

Sekiranya kita mempunyai tali yang tegang, gangguan itu berlaku, iaitu, dalam dimensi. Ia juga berlaku apabila musim bunga atau musim bunga yang fleksibel adalah mengganggu seperti Slinky.

Tetapi ada gelombang yang bergerak di permukaan, seperti permukaan air ketika batu dilemparkan di kolam atau yang tersebar di kerak bumi, dalam hal ini ada ceramah dua gelombang dimensi.

Akhirnya, terdapat gelombang yang bergerak secara berterusan ke semua arah ruang seperti bunyi dan cahaya.

- Gelombang mengikut lanjutannya

Gelombang boleh tersebar di sepanjang sambungan besar, seperti gelombang cahaya, gelombang bunyi dan seismik. Sebaliknya yang lain terhad kepada kawasan yang lebih kecil. Itulah sebabnya mereka juga diklasifikasikan sebagai:

Boleh melayani anda: apakah sifat terma dan apa itu? (Dengan contoh)

-Gelombang perjalanan

-Gelombang berdiri.

Gelombang perjalanan

Apabila gelombang merebak dari sumbernya dan tidak kembali kepadanya, anda mempunyai gelombang perjalanan. Terima kasih kepada mereka yang kami dengar. Adakah ia pada kelajuan tetap 300.000 km/s.

Gelombang berdiri

Tidak seperti gelombang perjalanan, gelombang pegun bergerak di rantau yang terhad, contohnya gangguan dalam tali alat muzik seperti gitar.

Gelombang Harmonik

Gelombang harmonik dicirikan dengan menjadi kitaran atau berkala. Ini bermaksud bahawa gangguan itu diulang setiap selang waktu yang berterusan, dipanggil tempoh gelombang.

Gelombang harmonik boleh menjadi model matematik dengan bantuan fungsi sinus dan kosinus.

Gelombang bukan -untuk

Sekiranya gangguan tidak diulang setiap selang waktu tertentu, gelombang tidak harmoni dan pemodelan matematiknya jauh lebih kompleks daripada gelombang harmonik.

Contoh pergerakan ondulatory

Alam menyampaikan contoh pergerakan undulatory sepanjang masa, kadang -kadang ini jelas, tetapi kadang -kadang tidak, seperti dalam kes cahaya: bagaimana kita tahu bahawa ia bergerak seperti gelombang?

Sifat cahaya yang beralun dibincangkan selama berabad -abad. Oleh itu, Newton yakin bahawa cahaya adalah aliran zarah, sementara Thomas Young, pada awal abad ke -19, menunjukkan bahawa dia berkelakuan seperti gelombang.

Akhirnya, seratus tahun kemudian, Einstein berkata, untuk ketenangan semua orang, bahawa cahaya itu dua: gelombang dan zarah pada masa yang sama, bergantung kepada sama ada penyebarannya dikaji atau cara ia berinteraksi dengan perkara itu.

Dengan cara ini, perkara yang sama berlaku untuk elektron di atom, mereka juga entiti dua. Mereka adalah zarah, tetapi mereka juga mengalami fenomena gelombang eksklusif, seperti difraksi, contohnya.

Sekarang kita lihat beberapa contoh setiap hari pergerakan gelombang yang jelas:

Dok

Musim bunga yang lembut, musim bunga atau Slinky Ia terdiri daripada spring helical yang mana gelombang membujur dan melintang dapat divisualisasikan, bergantung pada cara di mana salah satu hujungnya terganggu.

Rentetan alat muzik

Dengan mengklik instrumen seperti gitar atau kecapi, gelombang pegun datang dan pergi di antara hujung tali. Bunyi tali bergantung pada ketebalannya dan ketegangan yang ditundukkan.

Semakin tegang tali itu, semakin mudah gangguan tersebar untuknya, dengan cara yang sama ketika tali itu lebih kurus. Dapat ditunjukkan bahawa kuadrat kelajuan gelombang v² Ia diberikan oleh:

Boleh melayani anda: tenaga dalaman

v² = T / μ

Di mana t adalah ketegangan dalam tali dan μ adalah ketumpatan linear yang sama, iaitu jisimnya per unit panjang.

Suara

Kami mempunyai rentetan suara, dengan bunyi yang dipancarkan untuk komunikasi. Getarannya dilihat dengan meletakkan jari -jarinya di kerongkongnya ketika bercakap.

Gelombang laut

Mereka tersebar di badan -badan lautan di sempadan antara air dan udara, dan berasal dari angin, yang menyebabkan pengaruh bahagian kecil cecair.

Perubahan ini dikuatkan oleh tindakan beberapa daya selain angin: geseran, ketegangan permukaan dalam cecair dan daya graviti yang sentiasa ada sekarang.

Gelombang seismik

Bumi bukan badan statik, kerana ada gangguan yang bergerak melalui lapisan yang berlainan. Mereka dianggap gegaran dan kadang -kadang, apabila mereka mengangkut banyak tenaga, kerana gempa bumi yang mampu menyebabkan banyak kerosakan.

Struktur atom

Teori atom moden menerangkan struktur atom melalui analogi dengan gelombang pegun.

Latihan yang diselesaikan

Latihan 1

Gelombang bunyi mempunyai panjang gelombang yang sama dengan 2 cm dan merebak pada kadar 40 cm dalam 10 s.

Kira:

a) kelajuan anda

a) Tempoh

b) kekerapan

Penyelesaian kepada

Kita boleh mengira kelajuan gelombang dengan data yang disediakan, kerana ia merebak pada kadar 40 cm dalam 10 s, oleh itu:

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

Penyelesaian b

Sebelum ini hubungan antara kelajuan, panjang gelombang dan tempoh seperti:

V = λ /t

Oleh itu tempohnya:

T = λ / v = 2 cm / 4 cm / s = 0.5 s.

Penyelesaian c

Oleh kerana kekerapan adalah kebalikan dari tempoh:

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

Terbalik kedua atau s^-1 Dia dipanggil Hertz atau Hertzio dan disingkat Hz. Ahli fizik Jerman Heinrich Hertz (1857-1894) diberikan sebagai penghormatan, yang menemui cara menghasilkan gelombang elektromagnetik.

Latihan 2

Tali tegang di bawah tindakan kekuatan 125 n. Sekiranya ketumpatan linear anda adalah 0.0250 kg/m, apakah kelajuan penyebaran gelombang?

Penyelesaian

Kami sebelum ini melihat bahawa kelajuan bergantung kepada ketegangan dan ketumpatan linear tali seperti:

v² = T / μ

Oleh itu:

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

Mengambil akar kuadrat hasil ini:

V = 70.7 m/s

Rujukan

1. Giancoli, d.  2006. Fizik: Prinsip dengan aplikasi. 6th. Ed Prentice Hall.
2. Hewitt, Paul. 2012. Sains Fizikal Konsep. 5th. Ed. Pearson.
3. Sears, Zemansky. 2016. Fizik universiti dengan fizik moden. Ke -14. Ed. Jilid 1. Pearson.
4. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 1. Ke -7. Ed. Pembelajaran Cengage.
5. Tipler, ms. (2006) Fizik untuk Sains dan Teknologi. Edisi ke -5. Jilid 1. Editorial kembali.