Χαρακτηριστικά και παραδείγματα εγκάρσιων κυμάτων

Το εγκάρσια κύματα είναι εκείνες στις οποίες η ταλάντωση συμβαίνει σε κατεύθυνση κάθετη προς την κατεύθυνση της διάδοσης του κύματος. Αντίθετα, τα διαμήκη κύματα είναι τα κύματα στα οποία η μετατόπιση δια μέσου του μέσου συμβαίνει στην ίδια κατεύθυνση στην οποία λαμβάνει χώρα η μετατόπιση του κύματος..

Θα πρέπει να θυμόμαστε ότι τα κύματα διαδίδονται μέσω ενός μέσου λόγω των δονήσεων που προκαλούν στα σωματίδια του εν λόγω μέσου. Στη συνέχεια, η διεύθυνση διάδοσης ενός κύματος μπορεί να είναι παράλληλη ή κάθετη προς την κατεύθυνση στην οποία τα σωματίδια δονείται. Επομένως, διακρίνεται η διάκριση μεταξύ εγκάρσιων και διαμήκων κυμάτων.

Το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα εγκάρσιου κύματος είναι τα κυκλικά κύματα που διαδίδονται μέσω της επιφάνειας του νερού όταν πέφτει μια πέτρα. Τα εγκάρσια κύματα είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα καθώς και φως. Όσον αφορά τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, υπάρχει μια ιδιαίτερη περίπτωση που δεν υπάρχει δόνηση σωματιδίων όπως συμβαίνει σε άλλα κύματα.

Ακόμα κι έτσι, είναι εγκάρσια κύματα επειδή τα ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία που σχετίζονται με αυτά τα κύματα είναι κάθετα στην κατεύθυνση διάδοσης του κύματος. Άλλα παραδείγματα εγκάρσιων κυμάτων είναι κύματα που μεταδίδονται κατά μήκος σειρών σειρών και S ή δευτερευόντων σεισμικών κυμάτων.

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά
  • 1.1 Πλάτος κύματος (A)
  • 1.2 Μήκος κύματος (λ)
  • 1.3 Περίοδος (Τ)
  • 1.4 Συχνότητα (στ)
  • 1.5 Ταχύτητα διάδοσης του κύματος (v)
• 2 Παραδείγματα
  • 2.1 Ηλεκτρομαγνητικά κύματα
  • 2.2. Τα εγκάρσια κύματα στο νερό
  • 2.3 Κύμα σε σχοινί
• 3 Αναφορές

Χαρακτηριστικά

Τα κύματα, είτε εγκάρσια είτε διαμήκεις, έχουν μια σειρά από χαρακτηριστικά που τα καθορίζουν. Γενικά, τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά ενός κύματος είναι αυτά που εξηγούνται παρακάτω:

Εύρος κύματος (A)

Ορίζεται ως η απόσταση μεταξύ του σημείου που είναι πιο μακριά από το κύμα και του σημείου ισορροπίας του. Δεδομένου ότι είναι ένα μήκος, μετριέται σε μονάδες μήκους (συνήθως μετρημένες σε μέτρα).

Μήκος κύματος (λ)

Ορίζεται ως η απόσταση (συνήθως μετρημένη σε μέτρα) που διανύεται από μια διαταραχή σε ένα δεδομένο χρονικό διάστημα.

Η απόσταση αυτή μετράται, για παράδειγμα, μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών (κορυφογραμμές είναι η πλέον απομακρυσμένη από τη θέση ισορροπίας στην κορυφή του σημείου κύματος), ή μεταξύ δύο κοιλάδες (μακρύτερα από τη θέση του σημείου ισορροπίας στην πυθμένα του κύματος) διαδοχικές.

Ωστόσο, μπορείτε να μετρήσετε πραγματικά μεταξύ δύο διαδοχικών σημείων του κύματος που βρίσκονται στην ίδια φάση.

Περίοδος (Τ)

Ορίζεται ως ο χρόνος (συνήθως μετράται σε δευτερόλεπτα) που ένα κύμα παίρνει για να ταξιδέψει μέσα από έναν πλήρη κύκλο ή ταλάντωση. Θα μπορούσε επίσης να οριστεί ως ο χρόνος που χρειάζεται ένα κύμα για να ταξιδέψει σε απόσταση ίση με το μήκος κύματος.

Συχνότητα (στ)

Ορίζεται ως ο αριθμός των ταλαντώσεων που εμφανίζονται σε μια μονάδα χρόνου, συνήθως ένα δευτερόλεπτο. Με τον τρόπο αυτό, όταν ο χρόνος μετριέται σε δευτερόλεπτα (s), η συχνότητα μετράται σε Hertz (Hz). Η συχνότητα υπολογίζεται κανονικά από την περίοδο με τον ακόλουθο τύπο:

f = 1 / Τ

Ταχύτητα διάδοσης κυμάτων (v)

Είναι η ταχύτητα με την οποία το κύμα διαδίδεται (η ενέργεια του κύματος) από ένα μέσο. Συνήθως μετριέται σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m / s). Για παράδειγμα, τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα διαδίδονται με την ταχύτητα του φωτός.

Η ταχύτητα διάδοσης μπορεί να υπολογιστεί από το μήκος κύματος και την περίοδο ή συχνότητα.

V = λ / Τ = λ f

Ή απλά διαιρώντας την απόσταση που διανύθηκε από το κύμα σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα:

v = s / t

Παραδείγματα

Ηλεκτρομαγνητικά κύματα

Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα είναι η πιο σημαντική περίπτωση εγκάρσιων κυμάτων. Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας είναι ότι, σε αντίθεση με μηχανικά κύματα που απαιτούν ένα μέσο με το οποίο διαδίδονται, δεν απαιτούν ένα μέσο για τη διάδοση και μπορούν να το κάνουν στο κενό.

Αυτό δεν σημαίνει ότι δεν υπάρχουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα που μετακινούνται μέσω ενός μηχανικού (φυσικού) μέσου. Ορισμένα εγκάρσια κύματα είναι μηχανικά κύματα, επειδή απαιτούν ένα φυσικό μέσο για τη διάδοσή τους. Αυτά τα εγκάρσια μηχανικά κύματα καλούνται κύματα Τ ή κύματα διάτμησης.

Επιπλέον, όπως προαναφέρθηκε, τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα πολλαπλασιάζονται με την ταχύτητα του φωτός, η οποία στην περίπτωση του κενού είναι της τάξεως των 3,10 ⁸ m / s.

Ένα παράδειγμα ηλεκτρομαγνητικού κύματος είναι ορατό φως, το οποίο είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία των οποίων τα μήκη κύματος είναι μεταξύ 400 και 700 nm.

Τα εγκάρσια κύματα στο νερό

Ένα πολύ τυπικό και πολύ γραφικό εγκάρσιο κύμα είναι η περίπτωση που πέτρα (ή οποιοδήποτε άλλο αντικείμενο) ρίχνεται μέσα στο νερό. Όταν συμβαίνει αυτό, παράγονται κυκλικά κύματα που διαδίδονται από τον τόπο όπου η πέτρα έχει χτυπήσει το νερό (ή το επίκεντρο του κύματος).

Η παρατήρηση αυτών των κυμάτων επιτρέπει να εκτιμηθεί πώς η κατεύθυνση της δόνησης που λαμβάνει χώρα στο νερό είναι κάθετη προς την κατεύθυνση της μετατόπισης του κύματος.

Αυτό παρατηρείται καλύτερα αν τοποθετηθεί ένας σημαντήρας κοντά στο σημείο κρούσης. Ο σημαντήρας ανεβαίνει και κατεβαίνει κατακόρυφα καθώς φθάνουν τα μέτωπα κύματος, τα οποία κινούνται οριζόντια.

Πιο περίπλοκη είναι η κίνηση των κυμάτων στον ωκεανό. Η κίνηση του περιλαμβάνει όχι μόνο τη μελέτη των εγκάρσιων κυμάτων, αλλά και την κυκλοφορία των ρευμάτων νερού όταν περνούν τα κύματα. Επομένως, η πραγματική μετακίνηση του νερού στις θάλασσες και τους ωκεανούς δεν μπορεί να μειωθεί μόνο σε ένα απλό αρμονικό κίνημα.

Κύμα σε σχοινί

Όπως έχει ήδη λεχθεί προηγουμένως, μια άλλη συνήθης περίπτωση εγκάρσιου κύματος είναι η μετατόπιση μιας δόνησης από ένα σχοινί.

Για αυτά τα κύματα, η ταχύτητα με την οποία το κύμα διαδίδεται μέσω της τεντωμένης στοιχειοσειράς καθορίζεται από την τάση του κορδονιού και τη μάζα ανά μονάδα μήκους του κορδονιού. Έτσι, η ταχύτητα του κύματος υπολογίζεται από την ακόλουθη έκφραση:

V = (Τ / πι / Ι) ^1/2

Στην εξίσωση αυτή T είναι η τάση του σχοινιού, m η μάζα του και το L το μήκος του σχοινιού.

Αναφορές

1. Διακλαδικός κύμα (n.d.). Στη Βικιπαίδεια. Ανακτήθηκε στις 21 Απριλίου 2018, από το es.wikipedia.org.
2. Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (n.d.). Στη Βικιπαίδεια. Ανακτήθηκε στις 21 Απριλίου 2018, από το es.wikipedia.org.
3. Διακλαδικός κύμα (n.d.). Στη Βικιπαίδεια. Ανακτήθηκε στις 21 Απριλίου 2018, από το en.wikipedia.org.
4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Φυσική και Χημεία. Everest
5. Ο David C. Cassidy, ο Gerald James Holton, ο Floyd James Rutherford (2002). Κατανόηση της φυσικής. Birkhäuser.
6. French, Α.Ρ. (1971). Δονήσεις και κύματα (Μ.Ι.Τ. Εισαγωγική φυσική σειρά). Νέλσον Τόρνες.