Periodische welle

Dieser Artikel erklärt, was periodische Wellen in der Physik sind und welche Eigenschaften sie haben. Ebenso finden Sie Beispiele für periodische Wellen und wie die Gleichung dieser Art von Wellen lautet.

Was ist eine periodische Welle?

In der Physik ist eine periodische Welle eine Welle, deren Diagramm sich periodisch wiederholt. Das heißt, die Schwingungen einer periodischen Welle wiederholen sich in jedem festen Zeitintervall. Daher ist die Ausdehnung einer periodischen Welle im gleichen Zeitraum gleich.

Die Periode ist die Zeit, die die periodische Welle benötigt, um sich zu wiederholen. Die Bewegung einer periodischen Welle wird also nach einiger Zeit wieder in die gleiche Situation zurückkehren.

Beispielsweise ist die Welle, die die Bewegung eines Pendels beschreibt, eine periodische Welle, da das Pendel periodisch von einem Extrem zum anderen schwingt. Die Zeit, die ein Pendel benötigt, um eine Schwingung auszuführen, ist daher konstant.

Beispiele für periodische Wellen

Nachdem wir die Definition einer periodischen Welle in der Physik kennengelernt haben, finden Sie hier einige Beispiele für diesen Wellentyp, um das Verständnis des Konzepts zu vervollständigen.

Beispiele für periodische Wellen:

• Die Welle, die die Bewegung eines Pendels beschreibt, ist periodisch.
• Elektromagnetische Wellen sind periodische Wellen.
• Auch Schallwellen sind periodische Wellen.
• Die Wellen, die auf der Oberfläche einer Pfütze entstehen, wenn ein Stein geworfen wird.
• Die Welle, die eine einfache harmonische Bewegung definiert.

Elemente einer periodischen Welle

Periodische Wellen haben die folgenden Elemente oder Eigenschaften:

• 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.



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



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



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

Formel einer periodischen Welle

Die Gleichung einer periodischen Welle lautet y(x,t) = A sin(k x ± ω t + φ ₀ ). Mit dieser Formel wird die Ausdehnung eines Punktes auf der periodischen Welle an einer bestimmten Position und zu einem bestimmten Zeitpunkt berechnet.

Gold:

• 

  ist die Ausdehnung der Welle.

• 

  ist die Amplitude der periodischen Welle.

• 

  ist der Abstand vom untersuchten Punkt zum Ursprung der Welle.

• 

  ist die Wellenzahl.

• 

  ist die Winkel- oder Pulsationsfrequenz.

• 

  ist der Moment der Zeit.

• 

  ist die Anfangsphase der Welle.

Hinweis: Beachten Sie, dass es mehrere Möglichkeiten gibt, die Gleichung einer periodischen Welle auszudrücken. Daher kann auch eine Kosinusfunktion verwendet werden. Der am häufigsten verwendete Ausdruck ist jedoch die in diesem Artikel erläuterte Funktion.

Das Vorzeichen der Winkelgeschwindigkeit bestimmt die Ausbreitungsrichtung der periodischen Welle. Wenn es negativ ist, bedeutet dies, dass sich die Welle nach rechts ausbreitet. Ist das Vorzeichen hingegen positiv, bedeutet dies, dass sich die Welle nach links bewegt.

Periodische und nichtperiodische Welle

Schließlich werden wir den Unterschied zwischen einer periodischen Welle und einer nichtperiodischen Welle sehen, da es sich, wie der Name schon sagt, um zwei gegensätzliche Wellentypen handelt.

Eine nichtperiodische Welle ist eine Welle, deren Diagramm sich im Laufe der Zeit nicht wiederholt, d. h. die Form einer nichtperiodischen Welle ist völlig frei und folgt keinem Muster. Kurz gesagt, nichtperiodische Wellen haben keine Periodizität.

Daher besteht der Hauptunterschied zwischen einer periodischen Welle und einer nichtperiodischen Welle darin, dass periodische Wellen zyklisch oszillieren und ihren Graphen in jedem festen Zeitintervall wiederholen. Andererseits weist die Form nichtperiodischer Wellen keinerlei Muster auf. aber sie schwingen frei.