В этой статье объясняется, что такое периодические волны в физике и каковы их характеристики. Кроме того, вы найдете примеры периодических волн и каково уравнение волн этого типа.
Что такое периодическая волна?
В физике периодическая волна — это волна, график которой периодически повторяется. То есть колебания периодической волны повторяются через каждый фиксированный интервал времени. Следовательно, удлинение периодической волны будет одинаковым за один и тот же период времени.
Период — это время, необходимое для повторения периодической волны. Значит, движение периодической волны через некоторое время вернется к той же ситуации.
Например, волна, описывающая движение маятника, является периодической волной, поскольку маятник периодически колеблется от одной крайности к другой. Таким образом, время, необходимое маятнику для совершения одного колебания, постоянно.
Примеры периодических волн
Как только мы увидели определение периодической волны в физике, вот несколько примеров волн этого типа, чтобы завершить понимание этой концепции.
Примеры периодических волн:
- Волна, описывающая движение маятника, является периодической.
- Электромагнитные волны являются периодическими волнами.
- Звуковые волны также являются периодическими волнами.
- Волны, возникающие на поверхности лужи при броске камня.
- Волна, определяющая простое гармоническое движение.
Элементы периодической волны
Периодические волны имеют следующие элементы или характеристики:
- 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.
- Угловая частота (или пульсация) (ω) : это скорость, с которой колеблется волна.
- Волновое число (k) : Оно определяется как количество циклов, выполненных на длине 2π метров.
- Скорость распространения (v) : это скорость, с которой распространяется волна.
Формула периодической волны
Уравнение периодической волны имеет вид y(x,t) = A sin(k x ± ω t + φ 0 ). Эта формула используется для расчета удлинения точки периодической волны в определенном положении и в определенное время.
Золото:
-
является удлинением волны.
-
– амплитуда периодической волны.
-
– расстояние от исследуемой точки до начала волны.
-
это волновое число.
-
– угловая частота или частота пульсации.
-
это момент времени.
-
является начальной фазой волны.
Примечание. Имейте в виду, что уравнение периодической волны можно выразить несколькими способами. Поэтому можно также использовать функцию косинуса. Однако наиболее часто используемым выражением является функция, описанная в этой статье.
Знак перед угловой скоростью определяет направление движения периодической волны. Если он отрицательный, это означает, что волна распространяется вправо, а если знак положительный, это означает, что волна движется влево.
Периодическая и непериодическая волна
Наконец, мы увидим разницу между периодической волной и непериодической волной, потому что, как показывают их названия, это два противоположных типа волн.
Непериодическая волна — это волна, график которой не повторяется во времени, то есть форма непериодической волны совершенно свободна и не подчиняется какой-либо закономерности. Короче говоря, непериодические волны не имеют периодичности.
Следовательно, основное отличие периодической волны от непериодической волны состоит в том, что периодические волны колеблются циклически и повторяют свой график через каждый фиксированный интервал времени. С другой стороны, форма непериодических волн не представляет собой какой-либо закономерности. но они свободно качаются.