Apakah lembah dalam fizik? (Dengan contoh)

Dia Lembah dalam Fizik Ia adalah denominasi yang digunakan dalam kajian fenomena beralun, untuk menunjukkan nilai terendah atau lebih rendah gelombang. Oleh itu, lembah dianggap sebagai konkaviti atau kemurungan.

Dalam kes gelombang pekeliling yang terbentuk di permukaan air ketika jatuh atau batu jatuh, lekukan adalah lembah gelombang dan benjolan adalah rabung.

Rajah 1. Lembah dan rabung pada gelombang bulat. Sumber: Pixabay

Contoh lain ialah gelombang yang dihasilkan dalam tali tegang, salah satu hujungnya berayun secara menegak, sementara yang lain tetap tetap. Dalam kes ini, gelombang yang dihasilkan disebarkan dengan beberapa kelajuan, ia mempunyai bentuk sinus dan juga dibentuk oleh lembah dan rabung.

Contoh sebelumnya merujuk kepada gelombang silang, kerana lembah dan rabung melintang atau tegak lurus ke arah penyebaran.

Walau bagaimanapun, konsep yang sama boleh digunakan untuk gelombang membujur seperti bunyi di udara, yang ayunannya berlaku dalam arah penyebaran yang sama. Di sini lembah gelombang akan menjadi tempat di mana ketumpatan udara adalah minimum dan rabung di mana udara padat atau dimampatkan.

[TOC]

Parameter gelombang

Jarak antara dua lembah, atau jarak antara dua rabung, dipanggil panjang gelombang dan menandakan Dengan lirik Yunani λ. Titik yang sama dari gelombang pergi dari berada di lembah untuk menjadi puncak apabila ayunan menyebar.

Rajah 2. Ayunan gelombang. Sumber: Wikimedia Commons

Masa yang hilang dari lembah-cresto-valle, berada dalam kedudukan tetap dipanggil Tempoh ayunan Dan kali ini dilambangkan dengan modal T: T. 

Boleh melayani anda: Andromeda: penemuan, asal, ciri, struktur

Pada masa suatu tempoh T Gelombang memajukan panjang gelombang λ, Itulah sebabnya dikatakan bahawa kelajuan v yang mana gelombang berlangsung:

V = λ / t

Pemisahan menegak atau jarak antara lembah dan puncak gelombang adalah dua kali ganda julat ayunan, iaitu jarak dari lembah ke pusat ayunan menegak adalah amplitud a gelombang.

Lembah dan rabung pada gelombang harmonik

Gelombang harmoni jika bentuknya digambarkan oleh fungsi matematik sinus atau kosinus. Secara umum, gelombang harmonik ditulis sebagai:

dan (x, t) = cos (k ⋅x ± Ω ⋅T)

Dalam persamaan ini pemboleh ubah dan mewakili sisihan atau anjakan berkenaan dengan kedudukan keseimbangan (y = 0) dalam kedudukan x Seketika t.

Parameter Ke Ia adalah amplitud ayunan, jumlah yang sentiasa positif yang mewakili sisihan dari lembah gelombang ke pusat ayunan (y = 0). Dalam gelombang harmonik, ia dipenuhi bahawa sisihan dan, Dari lembah ke puncak, ia adalah A/2.

Nombor gelombang 

Parameter lain yang muncul dalam formula gelombang harmonik, khususnya dalam hujah fungsi sinus, adalah nombor gelombang k dan kekerapan sudut Ω.

Nombor gelombang k berkaitan dengan panjang gelombang λ oleh ungkapan berikut:

K = 2π/λ

Kekerapan sudut

Kekerapan sudut Ω berkaitan dengan tempoh T melalui:

Ω = 2π/t 

Perhatikan bahawa dalam argumen fungsi sinus ± ±, iaitu, dalam beberapa kes tanda positif digunakan dan pada yang lain tanda negatif.

Boleh melayani anda: statik: sejarah, kajian apa, aplikasi, undang -undang

Sekiranya gelombang yang menyebar ke arah positif x, maka itu adalah tanda paling sedikit (-) yang mesti digunakan. Jika tidak, iaitu, dalam gelombang yang merebak ke arah negatif tanda positif (+) digunakan.

Gelombang Harmonik

Kelajuan penyebaran gelombang harmonik boleh ditulis berdasarkan kekerapan sudut dan nombor gelombang seperti berikut:

V = ω/k 

Sangat mudah untuk menunjukkan bahawa ungkapan ini sama dengan yang kami berikan sebelum ini bergantung pada panjang gelombang dan tempoh.

Contoh lembah: Tali Tendard

Seorang kanak -kanak memainkan gelombang dengan tali pakaian pakaian pakaian, yang mana ia melepaskan satu hujung dan menjadikannya berayun dengan pergerakan menegak pada kadar 1 ayunan sesaat.

Semasa proses ini, kanak -kanak tetap berada di tempat yang sama dan hanya menggerakkan lengannya dari atas ke bawah dan sebaliknya.

Semasa kanak -kanak menjana ombak, abangnya mengambil gambar dengan telefon bimbitnya. Apabila membandingkan saiz gelombang dengan kereta yang diletakkan di belakang tali, perhatikan bahawa pemisahan menegak antara lembah dan rabung adalah sama dengan ketinggian tingkap kereta (44 cm).

Dalam foto itu juga dapat dilihat bahawa pemisahan antara dua lembah berturut -turut adalah sama di antara pinggir belakang pintu belakang dan pinggir depan pintu depan (2.6 m).

Fungsi Gelombang Harmonik untuk Tali

Dengan data ini, abangnya berhasrat untuk mencari fungsi gelombang harmonik yang diandaikan sebagai momen awal (t = 0) saat di mana tangan abangnya berada di titik tertinggi. 

Ia boleh melayani anda: pemindahan haba radiasi (dengan contoh)

Ini juga bermakna bahawa paksi x bermula (x = 0) di tempat tangan, dengan arah positif ke arah depan dan melewati separuh daripada ayunan menegak. Dengan maklumat ini, anda boleh mengira parameter gelombang harmonik:

Amplitud adalah separuh daripada ketinggian lembah ke puncak, iaitu:

A = 44cm /2 = 22 cm = 0.22m

Nombor gelombang adalah 

K = 2π/(2.6 m) = 2.42 rad/m

Apabila kanak -kanak menaikkan dan menurunkan tangan pada masa yang kedua maka kekerapan sudut akan

Ω = 2π/(1 s) =  6.28 rad/s

Pendek kata, formula untuk gelombang harmonik adalah

dan (x, t) = 0.22m cos (2.42 ⋅x - 6.28⋅T)

Kelajuan penyebaran gelombang akan

V = 6.28 rad/s/2.42 rad/m = 15.2 m/s

Kedudukan lembah di tali

Lembah pertama setelah sekejap memulakan pergerakan tangan akan jarak d kanak -kanak dan diberikan oleh hubungan berikut:

dan (d, 1s) = -0.22m = 0.22m cos (2.42 ⋅D - 6.28⋅1)

Yang bermaksud 

COS (2.42 ⋅D - 6.28) = -1

Iaitu 

2.42 ⋅D - 6.28 = -π 

2.42 ⋅D = π

D = 1.3 m (kedudukan lembah yang paling dekat dengan t = 1s)

Rujukan

1. Giancoli, d. Fizik. Prinsip dengan aplikasi. Edisi ke -6. Prentice Hall. 80-90
2. Resnick, r. (1999). Fizikal. Jilid 1. Edisi ketiga dalam bahasa Sepanyol. Mexico. Syarikat Editorial Continental s.Ke. daripada c.V. 100-120.
3. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fizik untuk Sains dan Kejuruteraan. Jilid 1. Ke -7. Edisi. Mexico. Editor Pembelajaran Cengage. 95-100.
4. Rentetan, gelombang berdiri dan harmonik. Pulih dari: newt.Phys.UNSW.Edu.Au

5. Gelombang dan gelombang harmonik sederhana mekanikal. Pulih dari: Physicskey.com.