В этой статье объясняется, что такое продольные волны в физике и каковы их характеристики. Так вы найдете определение продольной волны, примеры продольных волн и какое уравнение продольной волны.
Что такое продольная волна?
Продольная волна — это волна, при которой колебательное движение частиц среды происходит в том же направлении, что и волна. Другими словами, в продольной волне частицы среды движутся продольно.
Например, звуковые волны являются продольными волнами, так как в этом типе волн движение среды параллельно распространению волны.
Продольные механические волны также называются волнами сжатия или волнами сжимаемости, поскольку при прохождении через среду они вызывают сжатие и разрежение.
Характеристики продольной волны
Характеристики или части продольной волны :
- Длина волны (λ) : расстояние между двумя последовательными эквивалентными точками волны.
- Цикл или колебание : это путь волны от одной точки к следующей эквивалентной точке. Следовательно, в течение цикла продольная волна один раз завершает фазу расширения и один раз фазу сжатия.
- Амплитуда (А) : расстояние, максимальное удлинение волны и ее положение равновесия.
- Период (T) : время, необходимое продольной волне 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.
- Скорость распространения (v) : это скорость, с которой распространяется волна.
Примеры продольных волн
Теперь, когда мы знаем определение продольной волны, мы увидим несколько примеров волн этого типа, чтобы лучше понять эту концепцию.
Примеры продольных волн:
- Звуковая волна.
- Волна, которая проходит по длине пружины во время ее колебаний.
- Сейсмические волны, создаваемые землетрясениями.
- Волны давления.
Формула продольной волны
Продольная волна описывается формулой y(x,t) = A sin(k x – ω t + φ 0 ). Это уравнение также используется для описания других типов волн, однако в формуле продольных волн y(x,t) соответствует горизонтальному смещению относительно положения равновесия, а не вертикальному смещению.
Золото:
-
представляет собой горизонтальное смещение точки продольной волны относительно ее положения равновесия.
-
– амплитуда смещения продольной волны.
-
– расстояние от исследуемой точки до источника волны.
-
это волновое число.
-
— угловая частота или пульсация.
-
это момент времени.
-
является начальной фазой волны.
Отметим, что волновое число и угловая частота продольной волны рассчитываются по следующим формулам:
![\begin{array}{c}k=\cfrac{2\pi}{\lambda}\\[4ex]\omega=\cfrac{2\pi}{T}=2\pi f\end{ tableau}](https://physigeek.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-bd9a9c86ac7bfe615da6e49025b8b40f_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Золото:
-
это волновое число.
-
это длина волны.
-
— угловая частота или пульсация.
-
в этом суть.
-
это частота.
продольная волна и поперечная волна
Наконец, мы увидим, в чем разница между продольной волной и поперечной волной, поскольку это два очень распространенных типа волн в физике.
В физике поперечная волна — это тип волны, в которой возмущение перпендикулярно направлению распространения волны.
Следовательно, разница между продольной волной и поперечной волной заключается в направлении возмущения. В продольной волне возмущение распространяется в том же направлении, что и волна, а в поперечной волне возмущение распространяется в направлении, перпендикулярном волне.