FALA POPRZECZNA: CHARAKTERYSTYKA I PRZYKŁADY - FIZYCZNY - 2025

Te fale poprzeczne są te, w których występuje drgań w kierunku prostopadłym do kierunku propagacji fal. Natomiast fale podłużne to fale, w których przemieszczenie w ośrodku następuje w tym samym kierunku, co przemieszczenie fali.

Należy pamiętać, że fale rozchodzą się w ośrodku na skutek drgań, jakie wywołują w cząstkach tego ośrodka. Zatem kierunek propagacji fali może być równoległy lub prostopadły do ​​kierunku, w którym cząstki drgają. Dlatego dokonuje się rozróżnienia między falami poprzecznymi i podłużnymi.

Najbardziej typowym przykładem fali poprzecznej są fale kołowe, które rozchodzą się po powierzchni wody, gdy rzucany jest kamień. Fale elektromagnetyczne, takie jak światło, są również falami poprzecznymi. Jeśli chodzi o fale elektromagnetyczne, w szczególnym przypadku nie ma wibracji cząstek, jak w przypadku innych fal.

Mimo to są falami poprzecznymi, ponieważ pola elektryczne i magnetyczne związane z tymi falami są prostopadłe do kierunku propagacji fali. Innymi przykładami fal poprzecznych są fale przenoszone wzdłuż struny oraz fale S lub wtórne fale sejsmiczne.

cechy

Fale, niezależnie od tego, czy są poprzeczne, czy podłużne, mają szereg cech, które je determinują. Ogólnie rzecz biorąc, najważniejsze cechy fali to te, które wyjaśniono poniżej:

Amplituda fali (A)

Definiuje się ją jako odległość między najdalszym punktem fali a jej punktem równowagi. Ponieważ jest to długość, jest mierzona w jednostkach długości (zwykle mierzona w metrach).

Długość fali (λ)

Definiuje się go jako odległość (zwykle mierzoną w metrach) pokonaną przez zakłócenie w danym przedziale czasu.

Odległość ta jest mierzona np. Pomiędzy dwoma kolejnymi szczytami (szczyty są najdalszym punktem od położenia równowagi na szczycie fali) lub też pomiędzy dwoma dolinami (najdalszy punkt od położenia równowagi na dno fali) kolejno.

Jednak w rzeczywistości można dokonywać pomiarów między dowolnymi dwoma kolejnymi punktami na fali, które są w tej samej fazie.

Okres (T)

Jest definiowany jako czas (zwykle mierzony w sekundach), w którym fala przechodzi przez pełny cykl lub oscylację. Można go również zdefiniować jako czas potrzebny fali na pokonanie odległości odpowiadającej jej długości.

Częstotliwość (f)

Jest definiowany jako liczba oscylacji występujących w jednostce czasu, zwykle jednej sekundy. Zatem, gdy czas mierzy się w sekundach (s), częstotliwość jest mierzona w hercach (Hz). Częstotliwość jest zwykle obliczana na podstawie okresu przy użyciu następującego wzoru:

f = 1 / T

Prędkość propagacji fali (v)

Jest to prędkość, z jaką fala (energia fali) rozchodzi się przez ośrodek. Zwykle jest mierzony w metrach na sekundę (m / s). Na przykład fale elektromagnetyczne poruszają się z prędkością światła.

Prędkość propagacji można obliczyć z długości fali i okresu lub częstotliwości.

V = λ / T = λ f

Lub po prostu podzielenie odległości przebytej przez falę w określonym czasie:

v = s / t

Przykłady

Fale elektromagnetyczne

Fale elektromagnetyczne to najważniejszy przypadek fal poprzecznych. Szczególną cechą promieniowania elektromagnetycznego jest to, że w przeciwieństwie do fal mechanicznych, które wymagają rozchodzenia się ośrodka, nie wymagają one propagacji ośrodka i mogą to robić w próżni.

Nie oznacza to, że nie ma fal elektromagnetycznych przechodzących przez medium mechaniczne (fizyczne). Niektóre fale poprzeczne są falami mechanicznymi, ponieważ do ich rozchodzenia się wymagają fizycznego ośrodka. Te poprzeczne fale mechaniczne nazywane są falami T lub falami ścinającymi.

Ponadto, jak już wspomniano powyżej, fale elektromagnetyczne rozchodzą się z prędkością światła, która w przypadku próżni jest rzędu 3 ∙ 10 ⁸ m / s.

Przykładem fali elektromagnetycznej jest światło widzialne, czyli promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali pomiędzy 400 a 700 nm.

Fale poprzeczne w wodzie

Bardzo typowym i bardzo graficznym przypadkiem fali poprzecznej jest ten, który pojawia się, gdy kamień (lub jakikolwiek inny przedmiot) zostanie wrzucony do wody. Kiedy tak się dzieje, wytwarzane są okrągłe fale, które rozchodzą się z miejsca, w którym kamień uderzył w wodę (lub w ognisko fali).

Obserwacja tych fal pozwala docenić, jak kierunek drgań zachodzących w wodzie jest prostopadły do ​​kierunku ruchu fali.

Najlepiej widać to, gdy boja jest umieszczona w pobliżu punktu uderzenia. Boja unosi się i opada pionowo, gdy nadchodzą czoła fal, które poruszają się poziomo.

Bardziej skomplikowany jest ruch fal w oceanie. Jego ruch obejmuje nie tylko badanie fal poprzecznych, ale także cyrkulację prądów wodnych podczas przechodzenia fal. Z tego powodu rzeczywisty ruch wody w morzach i oceanach nie może być zredukowany wyłącznie do prostego ruchu harmonicznego.

Pomachaj na linie

Jak już wspomniano, innym częstym przypadkiem fali poprzecznej jest przemieszczenie drgań przez strunę.

W przypadku tych fal prędkość, z jaką fala przemieszcza się po rozciągniętej strunie, zależy od naprężenia struny i masy na jednostkę długości struny. Zatem prędkość fali oblicza się z następującego wyrażenia:

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

W tym równaniu T jest napięciem struny, m jej masą, a L długością struny.

Bibliografia

1. Fala poprzeczna (nd). Na Wikipedii. Pobrane 21 kwietnia 2018 r. Z es.wikipedia.org.
2. Promieniowanie elektromagnetyczne (nd). Na Wikipedii. Pobrane 21 kwietnia 2018 r. Z es.wikipedia.org.
3. Fala poprzeczna (nd). Na Wikipedii. Pobrane 21 kwietnia 2018 r.Z en.wikipedia.org.
4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fizyka i chemia . Everest
5. David C. Cassidy, Gerald James Holton, Floyd James Rutherford (2002). Zrozumienie fizyki. Birkhäuser.
6. Francuski, AP (1971). Wibracje i fale (seria wprowadzająca do fizyki MIT). Nelson Thornes.