Преговор на характеристики на вълните

Преговори характеристиките на периодичните напречни и надлъжни вълни, като дължина на вълната, гребен, падина, амплитуда, експанзия (разширение) и компресия (свиване).

Основни понятия

Член (символ)	Значение
Дължина на вълната ( $λ$ ‍)	Разстоянието между съседни максимуми или минимуми на вълна.
Периодична вълна	Вълна, която се повтаря през времето и пространството. Също се нарича непрекъсната вълна.
Максимум	Най-високата точка на вълна, която се разпространява напречно на посоката на движение. Също наричена връх.
Минимум	Най-ниската точка на вълна, която се разпространява перпендикулярно на посоката на движение.
Експанзия	Точка с максимално разстояние между частиците на една среда, в която се разпространяват вълни напречно на посоката на движение.
Компресия	Точка с минимално разстояние между частиците на една среда, в която се разпространяват вълни по посока на движението.

Формули

Уравнение	Символи	Значение в думи
$λ = \frac{v}{f}$ ‍	$λ$ ‍ е дължината на вълната, $v$ ‍ е скоростта на вълната, а $f$ ‍ е честотата	Дължината на вълната е скоростта на вълната разделена на честотата.

Как определяме елементите на една вълна

Вълни, перпендикулярни по посоката на движение

Вълните, перпендикулярни на посока на движението, вибрират частиците на една среда перпендикулярно на посоката на движение на вълната, за да произведат характеристиките, показани във Фигура 1 по-долу.

Гребен е друго име за върха на вълната. Амплитудата е мярка на височината на гребена.

За да сме по-точни, амплитудата е определена като големината на преместването от централната права на равновесие до горната част на гребена. Тъй като амплитудата е големина (и, следователно, положителна по определение), можеш да измериш амплитудата от равновесие до гребен или от равновесие до падина.

Вълни по посока на движението

Надлъжните вълни се образуват, когато частиците на средата вибрират напред-назад в същата посока, в която се движи вълната. Вълната може да се визуализира като компресии и експанзии, движещи се през средата. Разстоянието между съседни компресии е дължината на вълната.

Как да тълкуваме уравнението за скорост на вълната

Скоростта

v

на една вълна е константа за всяка непроменяща се среда, така че честотата и дължината на вълната са обратнопропорционални. Уравнението за скорост на вълната не е ново уравнение, а е друг начин да запишем

v = \frac{Δ x}{t}

което можем да преобразуваме, за да получим

Δ x = v t

Дължината на вълната

λ

е разстоянието, което един максимум (или минимум) на вълната изминава през един период

Т

. Можем да запишем периода по отношение на честотата

f

. Като заместим, получаваме:

\begin{aligned} λ & = v T \\ λ & = \frac{v}{f} \end{aligned}

Как вълните пренасят енергия

Вълните пренасят енергия през една среда. Всяко преместване на вълната изпитва съпротивление от страна на правопропорционална еластична сила. Работата за създаване на голяма амплитуда на вълната изисква и големи сили, и премествания, които увеличават енергията на вълната.

Следователно енергията, пренасяна от една вълна, се увеличава с увеличаване на амплитудата на вълната.

Чести грешки и погрешни разбирания

Понякога хората забравят, че единственият начин да променим бързината на вълната е да променим свойствата на средата, в която се движи вълната. Например вълни на нишка се движат по-бързо, ако увеличиш силата на опън на нишката. Звуковите вълни се движат по-бързо, ако увеличиш температурата на въздуха. Променянето на честотата или амплитудата на вълните няма да промени бързината на вълната, тъй като това не са промени на свойствата на средата.

Научи повече

За по-задълбочено обяснение за характеристиките на вълните, виж видеото за свойствата на периодичните вълни.

За да провериш наученото от теб и да задълбочиш придобитите знания, виж нашите упражнения:

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Вписване в профила

Сортирай по:

Все още няма публикации.

Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.