ŠĶĒRSVIRZIENS: RAKSTURLIELUMI UN PIEMĒRI - FIZISKĀ - 2025

Par šķērsvirziena viļņi ir tie, kuros svārstības notiek perpendikulāri virzienā viļņu izplatīšanās. Turpretī garenvirziena viļņi ir viļņi, kuros pārvietojums caur vidi notiek tajā pašā virzienā kā viļņa pārvietojums.

Jāatceras, ka viļņi izplatās caur barotni, pateicoties vibrācijai, ko tie rada minētās barotnes daļiņās. Tātad viļņa izplatīšanās virziens var būt paralēls vai perpendikulārs virzienam, kurā vibrē daļiņas. Tāpēc tiek nošķirti šķērsvirziena un garenvirziena viļņi.

Tipiskākais šķērsviļņu piemērs ir riņķveida viļņi, kas izplatās pa ūdens virsmu, kad tiek iemests akmens. Elektromagnētiskie viļņi, piemēram, gaisma, ir arī šķērsviļņi. Runājot par elektromagnētiskajiem viļņiem, daļiņu vibrācija nenotiek tāpat kā citos viļņos.

Pat ja tie ir šķērsviļņi, jo ar šiem viļņiem saistītie elektriskie un magnētiskie lauki ir perpendikulāri viļņa izplatīšanās virzienam. Citi bīdes viļņu piemēri ir viļņi, kas tiek pārraidīti pa virkni, un S viļņi vai sekundārie seismiskie viļņi.

raksturojums

Viļņiem, neatkarīgi no tā, vai tie ir šķērseniski vai gareniski, ir virkne pazīmju, kas tos nosaka. Kopumā vissvarīgākās viļņa īpašības ir tās, kas izskaidrotas zemāk:

Viļņa amplitūda (A)

To definē kā attālumu starp viļņa vistālāko punktu un tā līdzsvara punktu. Tā kā tas ir garums, to mēra garuma vienībās (parasti mēra metros).

Viļņa garums (λ)

To definē kā attālumu (parasti mēra metros), ko noteiktā laika intervālā novirza traucējumi.

Šo attālumu mēra, piemēram, starp divām secīgām virsotnēm (virsotnes ir vistālākais punkts no līdzsvara stāvokļa viļņa augšpusē) vai arī starp divām ielejām (vistālākais punkts no līdzsvara stāvokļa pie viļņa dibens) secīgi.

Tomēr faktiski var izmērīt starp diviem secīgiem viļņa punktiem, kas atrodas vienā un tajā pašā fāzē.

Periods (T)

To definē kā laiku (parasti mēra sekundēs), kas vajadzīgs, lai vilnis izietu cauri pilnam ciklam vai svārstībām. To var definēt arī kā laiku, ko vilnis prasa, lai nobrauktu attālumu, kas līdzvērtīgs tā viļņa garumam.

Frekvence (f)

To definē kā svārstību skaitu, kas notiek laika vienībā, parasti vienā sekundē. Tādējādi, kad laiku mēra sekundēs (s), frekvenci mēra hercos (Hz). Biežumu parasti aprēķina no perioda, izmantojot šādu formulu:

f = 1 / T

Viļņa izplatīšanās ātrums (v)

Tas ir ātrums, ar kādu vilnis (viļņa enerģija) izplatās caur vidi. Parasti to mēra metros sekundē (m / s). Piemēram, elektromagnētiskie viļņi pārvietojas ar gaismas ātrumu.

Izplešanās ātrumu var aprēķināt no viļņa garuma un perioda vai frekvences.

V = λ / T = λ f

Vai arī vienkārši sadalot viļņa noteikto attālumu noteiktā laikā:

v = s / t

Piemēri

Elektromagnētiskie viļņi

Elektromagnētiskie viļņi ir vissvarīgākais bīdes viļņu gadījums. Īpaša elektromagnētiskā starojuma īpašība ir tā, ka pretēji mehāniskiem viļņiem, kuriem nepieciešama barotnes izplatīšanās, tiem nav nepieciešama barotne, lai tie izplatītos, un to var izdarīt vakuumā.

Tas nenozīmē, ka nav elektromagnētisko viļņu, kas pārvietojas caur mehānisku (fizikālu) vidi. Daži šķērsviļņi ir mehāniski viļņi, jo to izplatībai ir nepieciešams fizisks līdzeklis. Šos šķērseniskos mehāniskos viļņus sauc par T viļņiem vai bīdes viļņiem.

Turklāt, kā jau minēts iepriekš, elektromagnētiskie viļņi izplešas ar gaismas ātrumu, kas vakuuma gadījumā ir 3 ∙ 10 ⁸ m / s.

Elektromagnētiskā viļņa piemērs ir redzamā gaisma, kas ir elektromagnētiskais starojums, kura viļņu garums ir no 400 līdz 700 nm.

Šķērsvirzieni ūdenī

Ļoti tipisks un ļoti grafisks šķērsviļņa gadījums ir tāds, kas rodas, akmenim (vai kādam citam priekšmetam) iemetot ūdenī. Kad tas notiek, rodas apļveida viļņi, kas izplatās no vietas, kur akmens ir sasniedzis ūdeni (vai viļņa fokusu).

Šo viļņu novērošana ļauj mums novērtēt, kā vibrācijas virziens, kas notiek ūdenī, ir perpendikulārs viļņa kustības virzienam.

To vislabāk var redzēt, ja boja ir novietota netālu no trieciena vietas. Boja paceļas un krīt vertikāli, kad pienāk viļņu frontes, kas pārvietojas horizontāli.

Sarežģītāka ir viļņu kustība okeānā. Tās kustība ietver ne tikai šķērsvirziena viļņu izpēti, bet arī ūdens straumju cirkulāciju, viļņiem pārejot. Šī iemesla dēļ faktisko ūdens kustību jūrās un okeānos nevar reducēt tikai uz vienkāršu harmonisku kustību.

Vilnis uz virves

Kā jau minēts, vēl viens šķērseniska viļņa izplatīts gadījums ir vibrācijas pārvietošana ar auklu.

Šiem viļņiem ātrumu, ar kādu vilnis pārvietojas pa izstieptu auklu, nosaka auklas spriegojums un masa uz auklas garuma vienību. Tādējādi viļņa ātrumu aprēķina no šādas izteiksmes:

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

Šajā vienādojumā T ir auklas spriegojums, m tās masa un L virknes garums.

Atsauces

1. Šķērsvirziens (nd). Vietnē Wikipedia. Iegūts 2018. gada 21. aprīlī no es.wikipedia.org.
2. Elektromagnētiskais starojums (nd). Vietnē Wikipedia. Iegūts 2018. gada 21. aprīlī no es.wikipedia.org.
3. Šķērsvirziens (nd). Vietnē Wikipedia. Iegūts 2018. gada 21. aprīlī no vietnes en.wikipedia.org.
4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fizika un ķīmija. Everests
5. Deivids C. Kasidijs, Džeralds Džeimss Holtons, Floids Džeimss Rutherfords (2002). Izpratne par fiziku. Birkhäuser.
6. Franču valoda, AP (1971). Vibrācijas un viļņi (MIT fizikas ievada sērija). Nelsons Torns.