В этой статье объясняется, что такое поперечные волны в физике и каковы их характеристики. Также показаны примеры поперечных волн и подробнее, каково уравнение поперечной волны.
Что такое поперечная волна?
Поперечная волна – это волна, колебания которой перпендикулярны направлению распространения волны. Другими словами, точки поперечной волны движутся поперек направления движения волны.
Например, струна, прикрепленная к одному концу и колеблющаяся, представляет собой поперечную волну. Если мы закрепим конец веревки, а другой ее конец переместим вертикально, возникнут вибрации, перпендикулярные направлению движения волны по веревке, следовательно, это поперечная волна.
При правильных условиях приведенный выше пример волны также может быть примером стоячей волны , которая представляет собой другой тип волны.
Характеристики поперечной волны
Характеристики или части поперечной волны :
- Гребень : каждая из самых высоких точек поперечной волны.
- Долина : каждая из самых низких точек поперечной волны.
- Цикл или колебание : это путь волны от одной точки к следующей эквивалентной точке.
- Длина волны (λ) : расстояние, которое разделяет две последовательные эквивалентные точки волны.
- Амплитуда (А) : расстояние по вертикали между самой высокой точкой волны и ее средним значением.
- Период (T) : время, необходимое поперечной волне для совершения одного 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) : скорость, с которой распространяется волна.
Примеры поперечных волн
Увидев определение поперечной волны и ее характеристики, мы теперь увидим несколько примеров волн этого типа, чтобы полностью понять эту концепцию.
Примеры поперечных волн:
- Волна, создаваемая вертикальным перемещением веревки, прикрепленной к одному концу.
- Вторичные сейсмические волны.
- Волны, образующиеся на поверхности воды при ударе предмета, являются поперечными.
- Электромагнитные волны также являются поперечными волнами.
Формула поперечной волны
Поперечная волна описывается формулой y(x,t) = A sin(k x – ω t + φ 0 ). Эта формула позволяет рассчитать удлинение точки поперечной волны в точное время и в точном положении.
Золото:
-
представляет собой вертикальное смещение точки поперечной волны относительно ее положения равновесия.
-
– амплитуда поперечной волны.
-
– расстояние от исследуемой точки до начала волны.
-
это волновое число.
-
– угловая частота или частота пульсации.
-
это момент времени.
-
является начальной фазой волны.
Отметим, что волновое число и угловая частота поперечной 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 частота пульсации.
-
в этом суть.
-
это частота.
поперечная волна и продольная волна
Наконец, мы увидим, чем поперечные волны отличаются от продольных, поскольку это два близкородственных типа волн.
Продольная волна — это такая волна, при которой колебательное движение частиц среды происходит в том же направлении, что и распространение волны. Другими словами, в продольной волне частицы среды движутся продольно.
Следовательно, отличие поперечной волны от продольной волны заключается в направлении движения точек волны. В поперечной волне точки колеблются поперек направления распространения волны, тогда как в продольной волне точки колеблются продольно относительно направления распространения волны.