Charakterystyka fali

Rysunek 1. Reprezentatywne parametry fali sinusoidalnej. Źródło: f. Zapata.

Charakterystyka fali Są to charakterystyczne zjawiska pofalowanego: długość fali, częstotliwość, doliny, grzbiety, prędkość, energia i inne, które wyjaśnimy w tym artykule.

W falach nie są cząstki podróżujące z zaburzeniami, ale energia. Gdy fala rozprzestrzenia się w materianym pożywce, która może być między innymi woda, powietrze lub linę, cząstki po prostu poruszają się z pozycji równowagi, aby powrócić do niej po krótkim czasie.

Jednak ruch jest przenoszony z jednej cząstki na drugą, co sprawia, że ​​każda z nich wibruje. W ten sposób zakłócenia, które nazywamy, rozprzestrzenia się na środku wibracja, Podobnie jak fala fanów na stadionach, kiedy rozgrywane są mecze piłki nożnej.

Studium fal jest bardzo interesujące, ponieważ żyjemy w pełnym ich świecie: światło, fale morskie, dźwięk muzyki i głosu są zjawiskami pocieszającymi. Zarówno światło, jak i dźwięk są szczególnie ważne, ponieważ nieustannie ich potrzebujemy, aby komunikować się ze światem zewnętrznym.

Jakie są cechy fal?

Wibracja

Jest to kompletna wycieczka, która sprawia, że ​​cząstka w jej ruchu. Na przykład wahadło ma ruch huśtawki, ponieważ z pewnego punktu opisuje łuk, zatrzymuje się, gdy osiągnie określoną wysokość i wraca do pierwotnej pozycji.

Gdyby nie tarcia, ruch ten nastąpiłby w nieskończoność. Ale z powodu tarcia ruch staje się wolniejszy i wolniejszy i najmniej szerokie oscylacja, aż wahadło się nie zatrzyma.

Może ci służyć: drugie prawo termodynamiki: wzory, równania, przykłady

Gdy zakłócona jest linia pozioma, cząstki liny wibrują w kierunku pionowym, to znaczy od góry do dołu, podczas gdy zakłócenie porusza się poziomo wzdłuż liny.

Centrum oscylacji

Kiedy cząstka wykonuje ruch huśtający, sprawia, że ​​porusza się w odniesieniu do określonego punktu, zwanego centrum pochodzenia lub oscylacji.

W przykładzie wahadła jest w równowadze w najniższym punkcie i oscyluje wokół tego, jeśli oddzielimy go nieco od tej pozycji. Dlatego ten punkt można uznać za środek oscylacji.

Możemy również wyobrazić sobie sprężynę lub sprężynę na poziomym stole, pod warunkiem jednego końca do ściany, a z blokiem na drugim końcu. Jeśli układ sprężynowy jest niestanowany, blok jest w pewnej pozycji równowagi.

Jednak podczas ściskania lub rozciągania sprężyny system zaczyna oscylować wokół tej pozycji równowagi.

Wydłużenie

Jest to odległość, którą cząstka odsuwa się od centrum oscylacji po chwili. Jest mierzony w metrach, gdy system międzynarodowy jest używany, jeśli.

Jeśli sprężyna jest ściśnięta lub rozciągnięta z blokiem na jednym końcu, mówi się, że doświadczyła wydłużenia liczby „x” liczby, centymetrów lub jednostki, która jest używana do pomiaru odległości.

Grzbiety i doliny

Są odpowiednio najwyższymi i najniższymi punktami, które cząstka osiąga w odniesieniu do pozycji równowagi y = 0 (patrz ryc. 1).

Amplituda

Fale morza, kiedy mają dużą amplitudę, niosą dużo energii

Jest to maksymalna odległość, którą cząstka oddziela od centrum oscylacji i jest również podawana w metrach. Jest oznaczony jako DO lub jako I. Tam pozycja równowagi pokrywa się z y = 0 i odpowiada grzbietom i dolinom falowym.

Może ci służyć: tarcie dynamiczne lub kinetyczne: współczynnik, przykłady, ćwiczenia

Amplituda jest ważnym parametrem, ponieważ jest to związane z energią, która transportuje falę. Im większa amplituda, tym większa energia, na przykład w przypadku fal morza.

Węzeł

Węzły to punkty, w których cząstka przechodzi przez ośrodek oscylacyjny lub pozycję równowagi.

Cykl

Nazywa się to całkowitą oscylacją, gdy cząstka przechodzi z jednego grzebienia do drugiego lub z doliny do drugiej. Potem mówimy, że wykonał cykl.

Wahadło wykonuje całkowitą oscylację, gdy pewna wysokość pozycji równowagi zostanie przeniesiona, przechodzi przez najniższy punkt, wzrasta na tę samą wysokość podczas podróży i wraca do początkowej wysokości w powrocie.

Okres

Ponieważ fale są powtarzalne, ruch cząstek jest gazetą. Okres to czas potrzebny na całkowitą oscylację i zwykle odmawia się go literą. Jednostki okresu w systemie międzynarodowym, jeśli są drugim (.

Częstotliwość

Jest to odwrotna lub wzajemna wielkość okresu i jest związana z ilością oscylacji lub cykli wykonanych na jednostkę czasu. Jest to oznaczone listem F.

Ponieważ ilość oscylacji nie jest jednostką, dla częstotliwości używanych sekund^-1 (S^-1), nazywany Hertz lub Hertzios i skrócony HZ.

Będąc odwrotnością tego okresu, możemy napisać matematyczny związek między obiema wielkościami:

F = 1 /t

O Cóż:

T = 1/F

Jeśli na przykład wahadło wykonuje 30 cykli w 6 sekund, jego częstotliwość wynosi:

F = (30 cykli)/(6 s) = 5 cykli/s = 5 Hz.

Może ci służyć: gęstość względna: obliczenia, przykłady, ćwiczenia

Długość fali

Jest to odległość między dwoma punktami fali, która jest na tej samej wysokości, pod warunkiem, że wykonano całkowitą oscylację. Można go zmierzyć na przykład od jednego grzebienia do drugiego z rzędu, ale także od doliny do doliny.

Długość fali jest oznaczona przez grecką literę λ, która odczytuje „lambda” i jest mierzona w jednostkach odległości, takich jak mierniki systemu międzynarodowego, chociaż istnieje tak duża różnorodność długości fal, że wielokrotności i podmultiple są częste.

Numer fali

Jest to odwrotna wielkość długości fali, pomnożona przez liczbę 2π. Dlatego, oznaczając numer fali według litery K, mamy:

K = 2π / λ

Prędkość propagacji

Jest to prędkość, z jaką porusza się zakłócenia. Jeśli medium, w którym fala propaguje się, jest jednorodne i izotropowe, to znaczy jego właściwości są takie same wszędzie, wówczas ta prędkość jest stała i jest podana przez:

V = λ / t

Jednostki prędkości propagacji są takie same jak jednostki każdej innej prędkości. W systemie międzynarodowym odpowiada M/s.

Ponieważ okres jest odwrotnością częstotliwości, można go również wyrazić:

v = λ . F

A ponieważ prędkość jest stała, produkt λ.f również, tak że jeśli na przykład długość fali jest modyfikowana, częstotliwość zmienia się tak, aby produkt pozostał taki sam.

Bibliografia

1. Giancoli, zm.  2006. Fizyka: zasady z aplikacjami. 6th. Ed Prentice Hall.
2. Hewitt, Paul. 2012. Konceptualna nauka fizyczna. 5. Wyd. osoba.
3. Sears, Zemansky. 2016. Fizyka uniwersytecka z nowoczesną fizyką. 14. Wyd. Tom 1. osoba.
4. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fizyka nauk i inżynierii. Tom 1. 7th. Wyd. Cengage Learning.
5. Tipler, str. (2006) Physics for Science and Technology. Ed. Tom 1. Redakcja Reverted.