▷ Волновое движение

В этой статье объясняется, что такое волновые движения в физике и каковы их характеристики. Таким образом, вы узнаете определение волнового движения, формулу волнового движения и какие бывают виды волновых движений.

Что такое волновое движение?

Волновое движение – это движение, описываемое гармонической волной. Другими словами, волновое движение — это распространение возмущения, которое совершает непрерывные и периодические колебания.

Следовательно, волновое движение — это движение, которое совершает волна, колеблясь вокруг положения равновесия.

Например, если струна привязана на одном конце, а на другом конце она вибрирует, то, когда струна колеблется вертикально, возникает волновое движение, и, таким образом, генерируется волна.

Кроме того, одной из характеристик волновых движений является то, что они переносят энергию из одного места в другое, но не материю.

➤ См.: Что такое гармонические волны?

Примеры волновых движений

Чтобы полностью понять концепцию волнового движения, мы увидим несколько примеров этого типа движения.

Примеры волновых движений:

Звуковые волны представляют собой волнообразные движения.
Волна, возникающая на поверхности водоема при броске камня, представляет собой волновое движение.
Волна, возникающая в результате вибрации струны, представляет собой волновое движение.
Волны, распространяющиеся через источник, представляют собой волновые движения.

Характеристики волновых движений

Характеристики волновых движений следующие:

Удлинение (y) : расстояние между положением волны и положением ее равновесия.
Амплитуда (А) : расстояние между максимальным растяжением и положением равновесия.
Гребень : каждая из самых высоких точек волны.
Долина : каждая из самых низких точек волны.
Цикл или колебание : это путь волны от одной точки к следующей эквивалентной точке.
Длина волны (λ) : расстояние между двумя последовательными эквивалентными точками волны.
Период (T) : время, необходимое для завершения полного колебания.
Частота (f) : количество колебаний или вибраций, которые волна производит в единицу времени.

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

Угловая частота (или пульсация) (ω) : это скорость, с которой колеблется волна.

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

Волновое число (k) : Оно определяется как количество циклов, выполненных на длине 2π метров.

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

Скорость распространения (v) : это скорость, с которой распространяется волна.

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

Формула волнового движения

Уравнение волнового движения имеет вид y(x,t) = A sin(k x ± ω t + φ ₀ ). Эта формула используется для расчета удлинения точки волнового движения в заданном положении и в определенное время.

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

Золото:

$y$

является удлинением волны.
$A$

это амплитуда волны.
$x$

– расстояние от исследуемой точки до начала волны.
$k$

это волновое число.
$\omega$

— угловая частота или пульсация.
$t$

это момент времени.
$\phi_0$

является начальной фазой волны.

Знак перед угловой скоростью определяет прямое направление движения волны. Если он отрицательный, это означает, что волновое движение распространяется вправо, а если знак положительный, то это означает, что волновое движение распространяется влево.

Примечание. Имейте в виду, что уравнение волнового движения можно выразить несколькими способами, поэтому его также можно выразить через косинус. Однако наиболее часто используемым выражением является функция, описанная в этой статье.

Виды волновых движений

Существует несколько способов классификации волновых движений, поэтому сейчас мы увидим, каковы различные типы волновых движений в соответствии с критериями, выбранными для их классификации.

По размерам распространения

Одномерные волновые движения : Волновое движение распространяется только в одном направлении.
Двумерные волновые движения : Волновое движение распространяется в двух измерениях, то есть по поверхности.
Трехмерные волновые движения : волновое движение распространяется в трех измерениях, то есть в пространстве.

По направлению колебаний

Продольные движения волн : направление колебаний совпадает с направлением распространения волны.
Поперечные движения волн : направление колебаний перпендикулярно направлению распространения волны.

В зависимости от среды

Механические волновые движения : для распространения волновому движению необходима материальная поддержка.
Движение электромагнитных волн : движение волн может распространяться в вакууме.

Движение волн