▷ Wellenbewegung

Dieser Artikel erklärt, was Wellenbewegungen in der Physik sind und welche Eigenschaften sie haben. So finden Sie die Definition einer Wellenbewegung, die Formel für Wellenbewegung und welche verschiedenen Arten von Wellenbewegungen es gibt.

Was ist Wellenbewegung?

Wellenbewegung ist die Bewegung, die durch eine harmonische Welle beschrieben wird. Mit anderen Worten: Wellenbewegung ist die Ausbreitung einer Störung, die kontinuierlich und periodisch oszilliert.

Daher ist die Wellenbewegung die Bewegung, die eine Welle ausführt, wenn sie um eine Gleichgewichtsposition schwingt.

Wenn beispielsweise eine Saite an einem Ende festgebunden ist und sie am anderen Ende in Schwingung versetzt wird, entsteht bei vertikaler Schwingung der Saite eine Wellenbewegung und somit eine Welle.

Darüber hinaus ist es eine der Eigenschaften von Wellenbewegungen, dass sie Energie von einem Ort zum anderen übertragen, aber keine Materie.

➤ Siehe: Was sind harmonische Wellen?

Beispiele für Wellenbewegungen

Um das Konzept der Wellenbewegung vollständig zu verstehen, sehen wir uns einige Beispiele dieser Art von Bewegung an.

Beispiele für Wellenbewegungen:

Schallwellen sind wellenartige Bewegungen.
Die Welle, die auf der Oberfläche eines Wasserteichs entsteht, wenn ein Stein geworfen wird, ist eine Wellenbewegung.
Die durch die Schwingung einer Saite erzeugte Welle ist eine Wellenbewegung.
Wellen, die sich durch eine Quelle ausbreiten, sind Wellenbewegungen.

Eigenschaften von Wellenbewegungen

Die Merkmale von Wellenbewegungen sind wie folgt:

Dehnung (y) : ist der Abstand zwischen der Position der Welle und ihrer Gleichgewichtsposition.
Amplitude (A) : ist der Abstand zwischen der maximalen Streckung und ihrer Gleichgewichtsposition.
Kamm : jeder der höchsten Punkte der Welle.
Tal : jeder der tiefsten Punkte der Welle.
Zyklus oder Schwingung : Es ist der Weg der Welle von einem Punkt zum nächsten äquivalenten Punkt.
Wellenlänge (λ) : ist der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden äquivalenten Punkten auf der Welle.
Periode (T) : ist die Zeit, die benötigt wird, um eine vollständige Schwingung abzuschließen.
Frequenz (f) : ist die Anzahl der Schwingungen oder Vibrationen, die die Welle pro Zeiteinheit erzeugt.

$f=\cfrac{1}{T}$

Winkelfrequenz (oder Pulsation) (ω) : Dies ist die Geschwindigkeit, mit der die Welle schwingt.

$\omega=\cfrac{2\cdot \pi}{T}=2\cdot \pi \cdot f$

Wellenzahl (k) : Sie ist definiert als die Anzahl der Zyklen, die über eine Länge von 2π Metern ausgeführt werden.

$k=\cfrac{2\cdot \pi}{\lambda}$

Ausbreitungsgeschwindigkeit (v) : Dies ist die Geschwindigkeit, mit der sich die Welle ausbreitet.

$v=\cfrac{\lambda}{T}=\cfrac{\omega}{k}$

Formel für Wellenbewegung

Die Gleichung für die Wellenbewegung lautet y(x,t) = A sin(k x ± ω t + φ ₀ ). Diese Formel wird verwendet, um die Ausdehnung eines Wellenbewegungspunkts an einer bestimmten Position und zu einem bestimmten Zeitpunkt zu berechnen.

$y(x,t)=A\cdot \text{sin}(k\cdot x\pm w\cdot t+\phi_0)$

Gold:

$y$

ist die Ausdehnung der Welle.
$A$

ist die Amplitude der Welle.
$x$

ist der Abstand vom untersuchten Punkt zum Ursprung der Welle.
$k$

ist die Wellenzahl.
$\omega$

ist die Kreisfrequenz oder Pulsation.
$t$

ist der Moment der Zeit.
$\phi_0$

ist die Anfangsphase der Welle.

Das Vorzeichen vor der Winkelgeschwindigkeit bestimmt die Vorwärtsrichtung der Wellenbewegung. Wenn es negativ ist, bedeutet dies, dass sich die Wellenbewegung nach rechts ausbreitet. Ist das Vorzeichen hingegen positiv, bedeutet dies, dass sich die Wellenbewegung nach links ausbreitet.

Hinweis: Beachten Sie, dass es mehrere Möglichkeiten gibt, die Wellenbewegungsgleichung auszudrücken, sodass sie auch durch eine Kosinusfunktion ausgedrückt werden kann. Der am häufigsten verwendete Ausdruck ist jedoch die in diesem Artikel erläuterte Funktion.

Arten von Wellenbewegungen

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Wellenbewegungen zu klassifizieren. Wir werden uns nun die verschiedenen Arten von Wellenbewegungen anhand der für ihre Klassifizierung gewählten Kriterien ansehen.

Entsprechend den Ausbreitungsdimensionen

Eindimensionale Wellenbewegungen : Wellenbewegungen breiten sich nur in eine Richtung aus.
Zweidimensionale Wellenbewegungen : Wellenbewegungen breiten sich in zwei Dimensionen aus, also über eine Oberfläche.
Dreidimensionale Wellenbewegungen : Wellenbewegungen breiten sich in drei Dimensionen aus, also im Raum.

Entsprechend der Schwingungsrichtung

Längsbewegungen von Wellen : Die Richtung der Schwingungen ist dieselbe wie die Ausbreitungsrichtung der Welle.
Querbewegungen von Wellen : Die Schwingungsrichtung verläuft senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle.

Je nach Medium

Mechanische Wellenbewegungen : Wellenbewegungen benötigen zur Ausbreitung materielle Unterstützung.
Bewegungen elektromagnetischer Wellen : Die Bewegung von Wellen kann sich im Vakuum ausbreiten.

Die bewegung der wellen