Karakteristik gerakan bergelombang, jenis gelombang, contoh

Dia Gerakan Gelombang Ini terdiri dari propagasi gangguan, yang disebut gelombang, dalam media material atau bahkan dalam ruang hampa, jika itu adalah cahaya atau radiasi elektromagnetik lainnya.

Energi bergerak dalam gerakan bergelombang, tanpa partikel dari media mendapatkan banyak hal dari posisi mereka, karena gangguan hanya membuatnya berosilasi atau bergetar terus menerus di sekitar keseimbangan.

Gerakan Air di Lautan

Dan getaran ini adalah yang ditransmisikan dari satu partikel ke partikel lain di tengah, dalam apa yang dikenal sebagai a Gelombang mekanis. Suara menyebar dengan cara ini: Sumber mengompres dan memperluas molekul udara secara bergantian, dan energi yang bergerak dengan cara ini pada gilirannya bertanggung jawab untuk menggetarkan gendang telinga, sensasi bahwa otak menginterpretasikan sebagai suara.

Dalam kasus cahaya, yang tidak memerlukan bahan, adalah osilasi medan listrik dan magnet yang ditransmisikan.

Seperti yang kita lihat, dua fenomena terpenting untuk hidup: cahaya dan suara, memiliki gerakan bergelombang, maka pentingnya mengetahui lebih banyak tentang perilaku mereka.

[TOC]

Karakteristik gerakanat

Gelombang memiliki beberapa atribut khas yang dapat kita kelompokkan sesuai dengan sifatnya:

• Karakteristik spasial, yang merujuk pada formulir.
• Karakteristik sementara atau durasi.

Mari kita lihat representasi skematik dari gelombang sederhana sebagai suksesi periodik punggung dan lembah. Gambar mewakili lebih dari satu siklus atau apa yang sama: osilasi lengkap.

Elemen gelombang. Sumber: f. Zapata.

Fitur spasial gelombang

Elemen -elemen ini umum untuk semua gelombang, termasuk cahaya dan suara.

• Puncak: Posisi tertinggi.
• Lembah: Paling rendah.
• Node: titik di mana gelombang memotong posisi ekuilibrium. Pada gambar adalah garis tersegmentasi atau sumbu horizontal.
• Panjang gelombang: dilambangkan dengan huruf Yunani λ (lambda) adalah jarak antara dua punggung berturut -turut, atau antara satu titik dan satu yang memiliki ketinggian yang sama, tetapi dari siklus berikutnya.
• Pemanjangan: Ini adalah jarak vertikal antara titik gelombang dan posisi ekuilibrium.
• Amplitudo: adalah perpanjangan maksimum.

Fitur sementara gelombang

• Periode, Waktu yang bertahan dalam siklus lengkap.
• Frekuensi: Jumlah gelombang yang diproduksi per unit waktu. Itu adalah terbalik atau timbal balik dari periode tersebut.
• Kecepatan: Ini didefinisikan sebagai hasil bagi antara panjang gelombang dan periode. Jika Anda dilambangkan sebagai V, dengan cara matematika hubungan ini adalah:

V = λ /t

Jenis gelombang

Ada berbagai jenis gelombang, karena diklasifikasikan menurut beberapa kriteria, misalnya mereka dapat diklasifikasikan menurut:

• Arah yang membawa gangguan.
• Media tempat mereka menyebar.
• Arah di mana partikel medium berosilasi.

Dapat melayani Anda: Kesalahan relatif: rumus, bagaimana itu dihitung, latihan

Gelombang dapat dari beberapa jenis pada saat yang sama, seperti yang akan kita lihat di bawah:

- Gelombang sesuai dengan osilasi medium

Partikel -partikel yang membentuk media memiliki kemampuan untuk merespons dalam beberapa cara terhadap gangguan, dengan cara ini mereka muncul:

Gelombang silang

Dalam gelombang transversal, gangguan merambat secara tegak lurus ke arah di mana partikel berosilasi. Sumber: Wikimedia Commons.

Partikel -partikel dari kisaran menengah ke arah tegak lurus terhadap bagaimana gangguan terjadi. Misalnya, jika kita memiliki tali tense horizontal yang terganggu di satu ujung, partikel -partikelnya berkisar dari atas ke bawah, sedangkan gangguan berjalan secara horizontal.

Gelombang elektromagnetik juga bergerak dengan cara ini, apakah mereka melakukannya di lingkungan material seolah -olah tidak.

Gelombang longitudinal

Propagasi bergerak ke arah yang sama di mana partikel -partikel medium melakukannya. Contoh yang paling terkenal adalah suara, di mana gangguan suara menekan dan memperluas udara saat bergerak melaluinya, menyebabkan molekul bergerak dalam pengaruh dari satu sisi ke sisi lain.

- Gelombang sesuai dengan media di mana mereka menyebar

Gelombang mekanis

Gelombang seismik adalah gelombang mekanis

Mereka selalu membutuhkan media material untuk disebarkan, yang bisa padat, cair atau gas. Suara juga merupakan contoh gelombang mekanis, serta gelombang yang terjadi pada tali alat musik yang tegang dan yang tersebar di seluruh dunia: gelombang seismik.

Gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik dapat menyebar dalam ruang hampa. Tidak ada partikel dalam osilasi, tetapi medan listrik dan magnet saling tegak lurus, dan pada saat yang sama tegak lurus dengan arah propagasi.

Spektrum frekuensi elektromagnetik sangat lebar, tetapi kami hampir tidak merasakan dengan indera kami strip panjang gelombang: spektrum yang terlihat.

- Gelombang sesuai dengan arah propagasi

Menurut alamat propagasi, gelombang bisa:

• Unidimensional
• Dua -dimensi
• Tiga -dimensi

Jika kita memiliki tali tegang, gangguan itu bergerak di seluruh, yaitu, dalam dimensi. Itu juga terjadi ketika pegas atau pegas yang fleksibel adalah gangguan seperti Slinky.

Tetapi ada gelombang yang bergerak di permukaan, seperti permukaan air ketika batu dilemparkan ke atas kolam atau yang menyebar di kerak bumi, dalam hal ini ada pembicaraan tentang dua gelombang dimensi.

Akhirnya, ada gelombang yang bergerak terus menerus ke segala arah ruang seperti suara dan cahaya.

- Gelombang sesuai dengan ekstensinya

Gelombang dapat menyebar sepanjang ekstensi besar, seperti gelombang cahaya, suara dan gelombang seismik. Sebaliknya orang lain terbatas pada wilayah yang lebih kecil. Itu sebabnya mereka juga diklasifikasikan sebagai:

Dapat melayani Anda: apa sifat termal dan apa itu? (Dengan contoh)

-Gelombang bepergian

-Gelombang berdiri.

Gelombang bepergian

Saat gelombang menyebar dari sumbernya dan tidak kembali ke sana, Anda memiliki gelombang perjalanan. Terima kasih kepada mereka, kami mendengarkan. Melakukannya dengan kecepatan konstan 300.000 km/s.

Gelombang berdiri

Tidak seperti gelombang perjalanan, gelombang stasioner bergerak di wilayah terbatas, misalnya gangguan pada tali alat musik seperti gitar.

Gelombang harmonik

Gelombang harmonik ditandai dengan siklus atau berkala. Ini berarti bahwa gangguan diulangi setiap interval waktu konstan tertentu, disebut periode gelombang.

Gelombang harmonik dapat menjadi model matematis dengan bantuan fungsi sinus dan cosinus.

Gelombang non -periodik

Jika gangguan tidak diulangi setiap interval waktu tertentu, gelombang tidak harmonis dan pemodelan matematikanya jauh lebih kompleks daripada gelombang harmonik.

Contoh gerakan ondulatory

Alam menyajikan kepada kita contoh gerakan undulatory sepanjang waktu, kadang -kadang ini terbukti, tetapi kadang -kadang tidak, seperti dalam kasus cahaya: bagaimana kita tahu bahwa itu bergerak seperti gelombang?

Sifat cahaya yang bergelombang dibahas selama berabad -abad. Dengan demikian, Newton yakin bahwa cahaya adalah aliran partikel, sementara Thomas Young, pada awal abad ke -19, menunjukkan bahwa ia berperilaku seperti gelombang.

Akhirnya, seratus tahun kemudian Einstein mengatakan, untuk ketenangan semua orang, bahwa cahaya itu ganda: gelombang dan partikel pada saat yang sama, tergantung pada apakah perambatannya dipelajari atau cara berinteraksi dengan masalah tersebut.

Ngomong -ngomong, hal yang sama berlaku untuk elektron dalam atom, mereka juga entitas ganda. Mereka adalah partikel, tetapi mereka juga mengalami fenomena gelombang eksklusif, seperti difraksi, misalnya.

Sekarang mari kita lihat beberapa contoh harian dari gerakan gelombang yang jelas:

Dermaga

Musim semi yang lembut, musim semi atau Slinky Ini terdiri dari pegas heliks yang dengannya gelombang longitudinal dan transversal dapat divisualisasikan, tergantung pada cara salah satu ujungnya terganggu.

String alat musik

Dengan mengklik instrumen seperti gitar atau harpa, gelombang stasioner datang dan pergi di antara ujung tali. Suara tali tergantung pada ketebalan dan ketegangan yang menjadi sasarannya.

Semakin tegang tali, semakin mudah gangguan menyebar untuk itu, dengan cara yang sama ketika tali lebih tipis. Dapat ditunjukkan bahwa kuadrat kecepatan gelombang v² Itu diberikan oleh:

Dapat melayani Anda: energi internal

v² = T / μ

Di mana t adalah tegangan pada tali dan μ adalah kepadatan linier yang sama, yaitu, massa per satuan panjangnya.

Suara

Kami memiliki string vokal, dengan suara yang dipancarkan untuk komunikasi. Getarannya dirasakan dengan meletakkan jari -jarinya di tenggorokannya saat berbicara.

Gelombang laut

Mereka menyebar di badan laut di perbatasan antara air dan udara, dan berasal dari angin, yang menyebabkan goyangan porsi kecil cairan.

Fluktuasi ini diperkuat oleh aksi beberapa gaya selain angin: gesekan, tegangan permukaan dalam cairan dan gaya gravitasi yang selalu ada.

Gelombang seismik

Bumi bukanlah tubuh statis, karena ada gangguan yang bergerak melalui lapisan yang berbeda. Mereka dianggap sebagai getaran dan kadang -kadang, ketika mereka mengangkut banyak energi, sebagai gempa bumi yang mampu menyebabkan banyak kerusakan.

Struktur atom

Teori Atom Modern menjelaskan struktur atom melalui analogi dengan gelombang stasioner.

Latihan terpecahkan

Latihan 1

Gelombang suara memiliki panjang gelombang yang sama dengan 2 cm dan menyebar dengan kecepatan 40 cm dalam 10 detik.

Menghitung:

A) Kecepatan Anda

a) periode

b) frekuensi

Solusi untuk

Kita dapat menghitung kecepatan gelombang dengan data yang disediakan, karena menyebar pada laju 40 cm dalam 10 detik, oleh karena itu: oleh karena itu:

V = 40 cm / 10 s = 4 cm / s

Solusi b

Sebelumnya hubungan antara kecepatan, panjang gelombang dan periode seperti:

V = λ /t

Oleh karena itu periode adalah:

T = λ / v = 2 cm / 4 cm / s = 0.5 s.

Solusi c

Karena frekuensi adalah kebalikan dari periode tersebut:

F = 1 / t = 1/0.5 detik = 2 detik^-1

Kebalikan dari kedua atau s^-1 Dia dipanggil Hertz atau Hertzio dan disingkat HZ. Fisikawan Jerman Heinrich Hertz (1857-1894) diberikan untuk menghormati, yang menemukan cara memproduksi gelombang elektromagnetik.

Latihan 2

Tali tegang di bawah aksi kekuatan 125 N. Jika kepadatan linier Anda μ adalah 0.0250 kg/m, apa yang akan menjadi kecepatan propagasi gelombang?

Larutan

Kami sebelumnya telah melihat bahwa kecepatan tergantung pada ketegangan dan kepadatan linier tali seperti:

v² = T / μ

Karena itu:

v² = 125 n / 0.0250 kg/m = 5000 (m/s)²

Mengambil akar kuadrat dari hasil ini:

V = 70.7 m/s

Referensi

1. Giancoli, d.  2006. Fisika: Prinsip dengan aplikasi. 6. Ed Prentice Hall.
2. Hewitt, Paul. 2012. Ilmu Fisik Konseptual. Ke -5. Ed. Pearson.
3. Sears, Zemansky. 2016. Fisika Universitas dengan Fisika Modern. 14. Ed. Volume 1. Pearson.
4. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 1. 7. Ed. Pembelajaran Cengage.
5. Tipler, hlm. (2006) Fisika untuk Sains dan Teknologi. Edisi ke -5. Volume 1. Editorial dikembalikan.