파동(물리)

이 기사에서는 물리학에서 파동이 무엇인지, 그리고 그 특성이 무엇인지 설명합니다. 따라서 물리학에서 파동의 정의, 파동의 예, 파동의 요소는 무엇인지, 그리고 마지막으로 물리학에서 파동의 다양한 유형은 무엇인지 찾을 수 있습니다.

물리학에서 파동이란 무엇입니까?

물리학에서 파동은 에너지를 전달하지만 물질을 전달하지 않고 공간을 통해 전파되는 교란입니다. 즉, 파동은 파동이 지나간 후에도 초기 상태와 동일하게 유지되는 공간을 통해 이동하는 동요입니다.

파동(물리)

일반적으로 물리학에서 연구되는 파동은 조화파와 주기파로, 그래프가 시간에 따라 주기적으로 반복되며 사인 또는 코사인 함수로 정의할 수 있습니다.

일부 파동은 전달되기 위해 물질 매체가 필요한 반면, 다른 파동은 진공 상태에서 전달될 수 있습니다. 아래에서는 다양한 유형의 파도가 무엇인지 살펴보겠습니다.

파도의 예

이제 우리는 물리학에서 파동의 의미를 알았으니 개념을 더 잘 이해하기 위해 일상적인 파동의 몇 가지 예를 살펴보겠습니다.

웨이브의 예:

  • 음파.
  • 돌을 던지면 물 표면에 파문이 생깁니다.
  • 줄의 진동에 의해 생성되는 파동.
  • 부두를 가로질러 퍼지는 파도.
  • 전자파.

파도의 요소

파동의 요소 또는 부분은 다음과 같습니다.

  • Elongation(y) : 파동의 위치와 평형 위치 사이의 거리입니다.
  • 진폭(A) : 최대 확장과 평형 위치 사이의 거리입니다.
  • 크레스트(Crest) : 파도의 가장 높은 지점.
  • 밸리(Valley) : 파도의 가장 낮은 지점.
  • 주기 또는 진동 : 한 지점에서 다음 등가 지점까지의 파동 경로입니다.
  • 파장(λ) : 파동의 연속된 두 등가점을 분리하는 거리입니다.
  • 주기(T) : 완전한 진동을 완료하는 데 필요한 시간입니다.
  • 주파수(f) : 단위 시간당 파동이 만드는 진동 또는 진동 수입니다.
  • f=\cfrac{1}{T}

  • 각주파수(또는 맥동)(Ω) : 파동이 진동하는 속도입니다.
  • \omega=\cfrac{2\cdot \pi}{T}=2\cdot \pi \cdot f

  • 파수(k) : 2π 미터 길이에 걸쳐 수행되는 주기 수로 정의됩니다.
  • k=\cfrac{2\cdot \pi}{\lambda}

  • 전파 속도(v) : 파동이 전파되는 속도입니다.
  • v=\cfrac{\lambda}{T}=\cfrac{\omega}{k}

파동의 요소

파동의 방정식

물리학에서 파동의 방정식은 y(x,t) = A sin(k x ± Ω t + ψ 0 )입니다. 이 공식은 특정 위치와 특정 시간에서 파동의 신장을 계산하는 데 사용됩니다.

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

금:

  • y

    파동의 연장이다.

  • A

    파동의 진폭이다.

  • x

    연구한 지점에서 파동의 근원지까지의 거리입니다.

  • k

    파수입니다.

  • \omega

    각도 또는 맥동 주파수입니다.

  • t

    시간의 순간입니다.

  • \phi_0

    파동의 초기 단계이다.

각속도 앞의 부호는 파동의 진행 방향을 결정합니다. 부호가 음수이면 파동이 오른쪽으로 전파된다는 의미이고, 부호가 양수이면 파동이 왼쪽으로 전파된다는 의미입니다.

참고: 물리학에서 파동의 방정식을 표현하는 방법에는 여러 가지가 있으므로 코사인 함수로 표현할 수도 있습니다. 그러나 가장 많이 사용되는 공식은 이 문서에서 설명하는 함수입니다.

파도의 종류

물리학에서는 파동을 분류하는 방법이 여러 가지가 있으므로 아래에서는 파동을 분류하는 데 사용되는 기준에 따라 다양한 유형의 파동이 무엇인지 살펴보겠습니다.

전파 차원에 따르면

  • 1차원 파동 : 파동이 한 방향으로만 전파됩니다.
  • 2차원 파동 : 파동이 2차원, 즉 표면을 따라 전파됩니다.
  • 3차원 파동 : 파동은 3차원, 즉 공간을 통해 전파됩니다.

진동의 방향에 따라

  • 종파 : 진동의 방향은 파동의 전파 방향과 동일합니다.
  • 횡파 : 진동의 방향은 파동의 전파 방향과 수직입니다.

매체에 따라

  • 기계적 파동 : 파동이 전파되려면 물질적 매질이 필요합니다.
  • 전자기파 : 파동은 진공에서 전파될 수 있습니다.

그 빈도에 따라

  • 주기파 : 파동 그래프가 주기적으로 반복됩니다.
  • 비주기파 : 주기적인 패턴을 따르지 않고 자유롭게 진동하는 파동

각 웨이브 유형에 대한 자세한 설명과 예를 보려면 다음 링크를 클릭하세요.

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