▷ Golfbeweging

In dit artikel wordt uitgelegd wat golfbewegingen in de natuurkunde zijn en wat hun kenmerken zijn. Zo vindt u de definitie van een golfbeweging, de formule voor golfbeweging en wat de verschillende soorten golfbewegingen zijn.

Wat is golfbeweging?

Golfbeweging is de beweging die wordt beschreven door een harmonische golf. Met andere woorden, golfbeweging is de voortplanting van een verstoring die continu en periodiek oscilleert.

Daarom is golfbeweging de beweging die een golf maakt terwijl deze rond een evenwichtspositie oscilleert.

Als een snaar bijvoorbeeld aan het ene uiteinde is vastgebonden en aan het andere uiteinde wordt getrild, ontstaat er een golfbeweging wanneer de snaar verticaal oscilleert en wordt er dus een golf gegenereerd.

Bovendien is een van de kenmerken van golfbewegingen dat ze energie van de ene plaats naar de andere overbrengen, maar er niet toe doen.

➤ Zie: Wat zijn harmonische golven?

Voorbeelden van golfbewegingen

Om het concept van golfbeweging volledig te begrijpen, zullen we verschillende voorbeelden van dit soort beweging zien.

Voorbeelden van golfbewegingen:

Geluidsgolven zijn golfachtige bewegingen.
De golf die optreedt op het oppervlak van een waterplas wanneer een steen wordt gegooid, is een golfbeweging.
De golf die wordt gegenereerd door de trilling van een snaar is een golfbeweging.
Golven die zich door een bron voortplanten, zijn golfbewegingen.

Kenmerken van golfbewegingen

De kenmerken van golfbewegingen zijn als volgt:

Verlenging (y) : is de afstand tussen de positie van de golf en zijn evenwichtspositie.
Amplitude (A) : is de afstand tussen maximale extensie en zijn evenwichtspositie.
Crest : elk van de hoogste punten van de golf.
Vallei : elk van de laagste punten van de golf.
Cyclus of oscillatie : het is het pad van de golf van het ene punt naar het volgende gelijkwaardige punt.
Golflengte (λ) : is de afstand tussen twee opeenvolgende equivalente punten op de golf.
Periode (T) : is de tijd die nodig is om een volledige oscillatie te voltooien.
Frequentie (f) : is het aantal oscillaties of trillingen dat de golf per tijdseenheid produceert.

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

Hoekfrequentie (of pulsatie) (ω) : dit is de snelheid waarmee de golf oscilleert.

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

Golfgetal (k) : Het wordt gedefinieerd als het aantal cycli dat wordt uitgevoerd over een lengte van 2π meter.

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

Voortplantingssnelheid (v) : dit is de snelheid waarmee de golf zich voortplant.

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

Formule voor golfbeweging

De vergelijking voor golfbeweging is y(x,t) = A sin(k x ± ω t + φ ₀ ). Deze formule wordt gebruikt om de verlenging van een golfbewegingspunt op een bepaalde positie en op een specifiek tijdstip te berekenen.

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

Goud:

$y$

is de verlenging van de golf.
$A$

is de amplitude van de golf.
$x$

is de afstand vanaf het bestudeerde punt tot de oorsprong van de golf.
$k$

is het golfgetal.
$\omega$

is de hoekfrequentie of pulsatie.
$t$

is het moment van de tijd.
$\phi_0$

is de beginfase van de golf.

Het teken vóór de hoeksnelheid bepaalt de voorwaartse richting van de golfbeweging. Als het negatief is, betekent dit dat de golfbeweging zich naar rechts voortplant. Als het teken daarentegen positief is, betekent dit dat de golfbeweging zich naar links voortplant.

Opmerking: Houd er rekening mee dat er verschillende manieren zijn om de vergelijking van golfbeweging uit te drukken, dus deze kan ook worden uitgedrukt door een cosinusfunctie. De meest gebruikte uitdrukking is echter de functie die in dit artikel wordt uitgelegd.

Soorten golfbewegingen

Er zijn verschillende manieren om golfbewegingen te classificeren, dus we zullen nu zien wat de verschillende soorten golfbewegingen zijn volgens de criteria die zijn gekozen om ze te classificeren.

Volgens de voortplantingsafmetingen

Eendimensionale golfbewegingen : Golfbeweging plant zich slechts in één richting voort.
Tweedimensionale golfbewegingen : Golfbeweging plant zich voort in twee dimensies, dat wil zeggen over een oppervlak.
Driedimensionale golfbewegingen : golfbeweging plant zich voort in drie dimensies, dat wil zeggen door de ruimte.

Volgens de richting van trillingen

Longitudinale bewegingen van golven : de richting van oscillaties is dezelfde als de voortplantingsrichting van de golf.
Dwarse bewegingen van golven : de richting van de oscillaties staat loodrecht op de voortplantingsrichting van de golf.

Afhankelijk van het medium

Mechanische golfbewegingen : golfbeweging heeft materiële ondersteuning nodig om zich voort te planten.
Bewegingen van elektromagnetische golven : de beweging van golven kan zich voortplanten in een vacuüm.

De beweging van de golven