Волновое движение есть повсюду на Земле и во Вселенной. Типы волн включают звуковые волны, волны на воде, волны на струне и электромагнитные волны, и это лишь некоторые из них.
Что такое волна?
С технической точки зрения волна - это возмущение в среде, которое распространяется из одного места в другое посредством колебаний (возвратно-поступательных движений) в этой среде. Проще говоря,это вибрация, переносимая материей во времени и пространстве.
Важной характеристикой волны является то, что онапередает энергиюно не имеет значения. Волна начинается с накопления энергии где-то в среде, например, рукой, толкающей поверхность пруда. Поскольку каждая частица материала получает энергию от этого первоначального толчка - в этом примере молекулы воды - она сталкивается с соседними частицами, которые наталкиваются на следующие и так далее.
Не все молекулы воды перестроились на новые места в пруду; они только толкались взад и вперед друг к другу, как люди, стоящие плечом к плечу в толпе, могут рикошетить на месте после того, как кто-то на краю упадет в них.
Волны бывают двух типов:
Поперечные волныобразованы материей, которая колеблется под прямым углом к направлению движения энергии. Например, кто-то, качая конец скакалки, прикрепленной к стене, перемещает части среды ( веревка) вертикально, в то время как энергия движется горизонтально по веревке к стене, пока вся веревка не будет движущийся.
Продольные волныобразованы материей, которая колеблется в том же направлении, что и переносимая ею энергия. Предыдущие примеры ряби в бассейне или сквозь толпу, которая была нарушена с одного конца, являются продольными.
Основные свойства волн.
Основными характеристиками волн являются длина, амплитуда, частота и период.
Одиндлина волныопределяется как расстояние между любой точкой на волнев ту же точку на следующей волне.Например, одна длина волны может быть измерена от гребня или вершины волны в океане до гребня следующей волны. Длина волны обозначается строчной греческой буквой лямбда (λ) и использует единицу измерения длины в системе СИ, метры (м).
Вамплитудаволны,А, является мерой максимального смещения любого вещества в среде из положения равновесия (или положения покоя). Таким образом, для волны в форме синусоиды, идущей вверх и вниз вокруг оси x, амплитуда имееттакая же величина, как самая высокая или самая низкая позиция. В качестве меры смещения амплитуда также измеряется в метрах (м).
Вчастотаволны,ж, является мерой того, сколько волн проходит или сколько колебаний происходит за одну секунду. Единица измерения частоты в системе СИ - герц (Гц). Например, ребенок на качелях колеблется взад и вперед вокруг положения покоя, совершая одно полное движение вперед и назад каждые три секунды. Это означает, что она проходитодна треть полной волны (колебания) каждую секунду, поэтому ее частота будет 1/3 Гц.
Впериодволны,Т, - величина, обратная частоте; вместо количества волн в секунду он измеряет время, за которое может произойти одна полная волна или колебание. Таким образом, он измеряется в единицах СИ, секундах (с). Для того же ребенка на качелях период волны составляет три секунды. (Обратите внимание, что три - это величина, обратная одной трети.)
Скорость волны
Скорость волны (v) - скорость, с которой возмущение перемещается из одного места в другое. Волна распространяется со скоростью (в метрах в секунду, м / с), равной произведению частоты и длины волны. Таким образом, волновое уравнение выглядит так:
v = \ lambda f