Šķērsvirziena viļņu funkcijas un piemēri

The šķērsvirzienu viļņi ir tie, kuros svārstības notiek virzienā, kas ir perpendikulārs viļņa izplatīšanās virzienam. Gluži pretēji, garenvirziena viļņi ir viļņi, kuros pārvietošanās caur barotni notiek tajā pašā virzienā, kādā notiek viļņa pārvietošanās..

Jāatceras, ka viļņi izplatās caur vidi, pateicoties vibrācijai, ko tie rada minētās vides daļiņās. Pēc tam viļņa izplatīšanās virziens var būt paralēls vai perpendikulārs virzienam, kurā daļiņas vibrē. Tāpēc ir iezīmēta atšķirība starp šķērsvirziena un garenvirziena viļņiem.

Visbiežāk raksturīgais šķērsvirziena piemērs ir apļveida viļņi, kas pavairo caur ūdens virsmu, kad akmens tiek izmests. Šķērsvirziena viļņi ir elektromagnētiskie viļņi, kā arī gaisma. Attiecībā uz elektromagnētiskajiem viļņiem pastāv īpašs gadījums, ka daļiņu vibrācijas nav, jo tas notiek citos viļņos.

Tomēr tie ir šķērseniski viļņi, jo ar šiem viļņiem saistītie elektriskie un magnētiskie lauki ir perpendikulāri viļņa izplatīšanās virzienam. Citi transversālo viļņu piemēri ir viļņi, kas tiek pārraidīti pa virkni un S viļņiem vai sekundāriem seismiskiem viļņiem.

Indekss

• 1 Raksturojums
  • 1.1 Viļņu amplitūda (A)
  • 1.2 Viļņa garums (λ)
  • 1.3. Periods (T)
  • 1.4. Frekvence (f)
  • 1.5 Viļņa izplatīšanās ātrums (v)
• 2 Piemēri
  • 2.1 Elektromagnētiskie viļņi
  • 2.2 Šķērsvirziena viļņi ūdenī
  • 2.3 Vilnis uz virves
• 3 Atsauces

Funkcijas

Viļņiem, neatkarīgi no tā, vai tie ir šķērseniski vai gareniski, ir virkne raksturlielumu, kas tos nosaka. Kopumā galvenie viļņa raksturlielumi ir šādi:

Viļņu amplitūda (A)

To definē kā attālumu starp punktu, kas atrodas vistālāk no viļņa, un tā līdzsvara punktu. Tā kā tas ir garums, to mēra garuma vienībās (parasti mēra metros).

Viļņa garums (λ)

To definē kā attālumu (parasti mēra metros), ko devis traucējums noteiktā laika intervālā.

Šo attālumu mēra, piemēram, starp divām secīgām grēdām (grēdas ir vistālāk no viļņa augšējās daļas līdzsvara stāvokļa) vai arī starp divām ielejām (punkts, kas atrodas vistālāk no līdzsvara stāvokļa). viļņa apakšā).

Tomēr jūs patiešām varat izmērīt starp diviem secīgiem viļņa punktiem, kas atrodas vienā fāzē.

Periods (T)

To definē kā laiku (parasti mēra sekundēs), ko vilnis veic, lai pārvietotos pa visu ciklu vai svārstībām. To var arī definēt kā laiku, kad vilnis aiziet līdz tā viļņa garumam atbilstošā attālumā.

Frekvence (f)

To definē kā svārstību skaitu, kas rodas laika vienībā, parasti vienu sekundi. Tādā veidā, kad laiks tiek mērīts sekundēs (s), frekvence tiek mērīta hercos (Hz). Biežumu parasti aprēķina no perioda, izmantojot šādu formulu:

f = 1 / T

Viļņu izplatīšanās ātrums (v)

Tas ir ātrums, kādā viļņa izplatās (viļņa enerģija), izmantojot vidi. To parasti mēra metros sekundē (m / s). Piemēram, elektromagnētiskie viļņi izplatās pēc gaismas ātruma.

Pavairošanas ātrumu var aprēķināt no viļņa garuma un perioda vai frekvences.

V = λ / T = λ f

Vai vienkārši dalot attālumu, ko brauc ar vilni noteiktā laikā:

v = s / t

Piemēri

Elektromagnētiskie viļņi

Elektromagnētiskie viļņi ir vissvarīgākais šķērsvirzienu viļņu gadījums. Īpaša elektromagnētiskā starojuma īpašība ir tāda, ka pretēji mehāniskajiem viļņiem, kam ir vajadzīgs izkliedēšanas paņēmiens, nav nepieciešami līdzekļi, lai izplatītu un to varētu izdarīt vakuumā..

Tas nenozīmē, ka nav mehānisku (fizisku) vidi pārvietojošu elektromagnētisko viļņu. Daži šķērseniski viļņi ir mehāniski viļņi, jo tiem ir nepieciešama fiziska barotne to izplatīšanai. Šos šķērsvirziena mehāniskos viļņus sauc par T viļņiem vai bīdes viļņiem.

Turklāt, kā jau minēts iepriekš, elektromagnētiskie viļņi izplatās pēc gaismas ātruma, kas vakuuma gadījumā ir apmēram 3 ∙ 10 ⁸ m / s.

Elektromagnētiskā viļņa piemērs ir redzama gaisma, kas ir elektromagnētiskais starojums, kura viļņu garumi ir no 400 līdz 700 nm.

Šķērsvirziena viļņi ūdenī

Ļoti tipisks un ļoti grafisks šķērsvirziens ir gadījums, kad ūdenī tiek izmests akmens (vai jebkurš cits objekts). Kad tas notiek, tiek izgatavoti apļveida viļņi, kas izplatās no vietas, kur akmens ir nokļuvis ūdenī (vai viļņa fokusā).

Šo viļņu novērošana ļauj novērtēt, kā vibrācijas virziens, kas notiek ūdenī, ir perpendikulārs viļņa pārvietošanas virzienam..

To vislabāk var novērot, ja boja atrodas tuvu trieciena punktam. Boja pacelsies un nolaižas vertikāli, kad viļņa frontes ierodas, kas pārvietojas horizontāli.

Sarežģītāka ir viļņu kustība okeānā. Tās kustība ietver ne tikai šķērsvirzienu viļņu izpēti, bet arī ūdens straumes cirkulāciju, kad viļņi pāriet. Tāpēc ūdens reālo pārvietošanos jūrās un okeānos nevar samazināt tikai līdz vienkāršai harmoniskai kustībai.

Vilnis uz virves

Kā jau iepriekš minēts, vēl viens parastais šķērsvirziena gadījums ir vibrācijas pārvietošana ar virvi.

Šiem viļņiem ātrumu, kādā vilnis stiepjas caur izstiepto virkni, nosaka virknes spriedze un virknes garuma vienības garums. Tādējādi viļņa ātrumu aprēķina, izmantojot šādu izteiksmi:

V = (T / m / L) ^1/2

Šajā vienādojumā T ir virves spriegums, m tā masa un L troses garums.

Atsauces

1. Šķērsvirziens (n.d.). Vikipēdijā. Saturs iegūts 2018. gada 21. aprīlī no es.wikipedia.org.
2. Elektromagnētiskais starojums (n.d.). Vikipēdijā. Saturs iegūts 2018. gada 21. aprīlī no es.wikipedia.org.
3. Šķērsvirziens (n.d.). Vikipēdijā. Saturs iegūts 2018. gada 21. aprīlī no en.wikipedia.org.
4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fizika un ķīmija. Everests
5. David C. Cassidy, Gerald James Holton, Floyd James Rutherford (2002). Fizikas izpratne. Birkhäuser.
6. Franču, A.P. (1971). Vibrācijas un viļņi (M.I.T. ievada fizikas sērija). Nelson Thornes.