Κύματα (Ιδιότητες & Χαρακτηριστικά): Πλάτος, Περίοδος, Συχνότητα, Μήκος κύματος

Η κίνηση των κυμάτων είναι παντού στη Γη και στο σύμπαν. Οι τύποι κυμάτων περιλαμβάνουν ηχητικά κύματα, κύματα νερού, κύματα σε μια χορδή και ηλεκτρομαγνητικά κύματα, για να αναφέρουμε μερικά.

Ένα κύμα, από τεχνικής απόψεως, είναι μια διαταραχή σε ένα μέσο που διαδίδεται από το ένα μέρος στο άλλο μέσω ταλαντώσεων (εμπρός και πίσω κινήσεις) σε αυτό το μέσο. Με απλά λόγια,είναι μια δόνηση που μεταφέρεται από την ύλη μέσω του χρόνου και του χώρου​.

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό ενός κύματος είναι ότι είναιμεταφέρει ενέργειααλλά δεν έχει σημασία. Ένα κύμα ξεκινά με ένα κέρδος ενέργειας κάπου σε ένα μέσο, ​​όπως ένα χέρι που ωθεί στην επιφάνεια μιας λίμνης. Καθώς κάθε σωματίδιο ενός υλικού λαμβάνει ενέργεια από αυτήν την αρχική ώθηση - σε αυτό το παράδειγμα, τα μόρια του νερού - προσκρούει στα σωματίδια δίπλα του, τα οποία προσκρούουν στα επόμενα και ούτω καθεξής.

Τα μόρια του νερού δεν αναδιατάχθηκαν σε νέα μέρη στη λίμνη. Αστειεύονταν ο ένας τον άλλον μόνο με τον τρόπο που οι άνθρωποι που στέκονταν πλάι με τον ώμο σε ένα πλήθος θα μπορούσαν να τρυπήσουν στη θέση τους όταν κάποιος στην άκρη πέσει μέσα τους.

Τα κύματα διατίθενται σε δύο τύπους:

​Εγκάρσια κύματασχηματίζονται από ύλη που κυμαίνεται σε ορθή γωνία προς την κατεύθυνση της κίνησης της ενέργειας. Για παράδειγμα, κάποιος που αντλεί το άκρο ενός σχοινιού άλματος στερεωμένο σε έναν τοίχο μετακινεί τα κομμάτια του μέσου (το σχοινί) κάθετα ενώ η ενέργεια κινείται οριζόντια κατά μήκος του σχοινιού στον τοίχο, έως ότου ολόκληρο το σχοινί είναι κίνηση.

​Διαμήκη κύματασχηματίζονται από ύλη που κυμαίνεται στην ίδια κατεύθυνση με την ενέργεια που μεταφέρει. Τα προηγούμενα παραδείγματα κυματισμών σε μια πισίνα ή μέσω ενός πλήθους που έχει διαταραχθεί στο ένα άκρο είναι και τα δύο διαμήκη.

Οι πιο βασικές ιδιότητες κύματος είναι το μήκος κύματος, το πλάτος, η συχνότητα και η περίοδος.

Εναςμήκος κύματοςορίζεται ως η απόσταση μεταξύ οποιουδήποτε σημείου σε ένα κύμαστο ίδιο ακριβώς σημείο στο επόμενο κύμα​​.Για παράδειγμα, ένα μήκος κύματος μπορεί να μετρηθεί από την κορυφή, ή την κορυφή, ενός κύματος στον ωκεανό έως την κορυφή του επόμενου κύματος. Το μήκος κύματος συμβολίζεται με το πεζικό ελληνικό γράμμα λάμδα (λ) και χρησιμοποιεί τη μονάδα SI μήκους, μέτρων (m).

οεύροςτου κύματος,ΕΝΑ, είναι ένα μέτρο της μέγιστης μετατόπισης οποιασδήποτε ύλης στο μέσο από την ισορροπία (ή τη θέση ανάπαυσης). Έτσι για ένα κύμα ημιτονοειδούς κύματος που ανεβαίνει προς τα κάτω γύρω από τον άξονα Χ, το πλάτος έχει τοίδιο μέγεθος με την υψηλότερη ή χαμηλότερη θέση. Ως μέτρο μετατόπισης, το πλάτος μετράται επίσης σε μέτρα (m).

οσυχνότηταενός κύματος,φά, είναι ένα μέτρο για το πόσα κύματα περνούν, ή πόσες ταλαντώσεις συμβαίνουν, σε ένα δευτερόλεπτο. Η μονάδα συχνότητας SI είναι hertz (Hz). Για παράδειγμα, ένα παιδί σε μια κούνια ταλαντεύεται μπρος-πίσω γύρω από τη θέση ανάπαυσης της κούνιας, κάνοντας ένα πλήρες ταξίδι εμπρός-πίσω κάθε τρία δευτερόλεπτα. Αυτό σημαίνει ότι περνάειτο ένα τρίτο ενός πλήρους κύματος (ταλάντωση) κάθε δευτερόλεπτο, έτσι η συχνότητά της θα ήταν 1/3 Hz.

οπερίοδοςενός κύματος,Τ, είναι το αντίστροφο της συχνότητας. αντί για πόσα κύματα ανά δευτερόλεπτο, μετρά το χρόνο για να εμφανιστεί ένα πλήρες κύμα ή ταλάντωση. Έτσι μετράται στη μονάδα SI του χρόνου, δευτερολέπτων. Για το ίδιο παιδί στην κούνια, η περίοδος κύματος της είναι τρία δευτερόλεπτα. (Σημειώστε ότι το τρία είναι το αντίστροφο του ενός τρίτου.)

Ταχύτητα κύματος (β) είναι ο ρυθμός με τον οποίο μια διαταραχή ταξιδεύει από τη μία τοποθεσία στην άλλη. Ένα κύμα κινείται με ταχύτητα (σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο, m / s) ίση με το προϊόν της συχνότητας και του μήκους κύματος. Η κυματική εξίσωση είναι επομένως: