▷ Harmonik dalga

Bu makale fizikte harmonik dalgaların ne olduğunu ve özelliklerinin neler olduğunu açıklamaktadır. Ayrıca harmonik dalgaların örneklerini ve harmonik dalganın denkleminin ne olduğunu da bulacaksınız. Ayrıca harmonik dalgalar ile diğer fiziksel kavramlar arasındaki ilişkiyi görebileceksiniz.

Harmonik dalga nedir?

Harmonik dalgalar sürekli ve periyodik olarak salınan dalgalardır, yani harmonik dalganın grafiği her sabit zaman aralığında kendini tekrar eder. Bu nedenle harmonik bir dalga sinüs veya kosinüs fonksiyonuyla tanımlanır.

Örneğin, bir ipin titreşimi tarafından üretilen dalga, ip periyodik olarak dikey olarak salındığından harmonik bir dalgadır. Ek olarak, üretilen harmonik dalga sinüzoidal bir fonksiyonla tanımlanabilir.

Harmonik dalgaların özellikleri

Harmonik dalgalar aşağıdaki özelliklere veya parçalara sahiptir:

Uzama (y) : Dalganın konumu ile denge konumu arasındaki mesafedir.
Genlik (A) : maksimum uzama ile denge konumunuz arasındaki mesafedir.
Tepe : Dalganın en yüksek noktalarından her biri.
Vadi : Dalganın en alçak noktalarından her biri.
Döngü veya salınım : Dalganın bir noktadan sonraki eşdeğer noktaya kadar izlediği yoldur.
Dalgaboyu (λ) : Dalganın ardışık iki eşdeğer noktasını ayıran mesafedir.
Periyot (T) : Tam bir salınımı tamamlamak için gereken süredir.
Frekans (f) : Dalganın birim zamanda yaptığı salınım veya titreşim sayısıdır.

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

Açısal frekans (veya titreşim) (ω) : Bu, dalganın salınım hızıdır.

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

Dalga sayısı (k) : 2π metre uzunluk boyunca gerçekleştirilen çevrim sayısı olarak tanımlanır.

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

Yayılma hızı (v) : Dalganın yayılma hızıdır.

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

Harmonik dalganın özellikleri, harmonik dalganın kısımları

Harmonik dalga örnekleri

Harmonik dalganın tanımını ve özelliklerinin neler olduğunu gördükten sonra, kavramı özümsemeyi tamamlamak için bu tür dalgaların birkaç örneğini göreceğiz.

Harmonik dalga örnekleri:

Ses dalgaları harmonik dalgalardır.
Bir ip titreştiğinde oluşan dalga.
Bir taş atıldığında su birikintisinin yüzeyinde oluşan dalgalar.
Basit harmonik hareketler tarafından oluşturulan dalgalar.

Harmonik dalganın formülü

Harmonik dalga denklemi şöyledir: y(x,t) = A sin(k x ± ω t + φ ₀ ). Bu formül, harmonik dalga üzerindeki bir noktanın belirli bir konumda ve belirli bir zamanda uzamasını hesaplamak için kullanılır.

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

Altın:

$y$

dalganın uzamasıdır.
$A$

harmonik dalganın genliğidir.
$x$

incelenen noktadan dalganın kökenine olan mesafedir.
$k$

dalga numarasıdır.
$\omega$

açısal veya titreşim frekansıdır.
$t$

zamanın anıdır.
$\phi_0$

dalganın başlangıç aşamasıdır.

Not: Harmonik dalganın denklemini ifade etmenin birkaç yolu olduğunu ve dolayısıyla kosinüs fonksiyonuyla da ifade edilebileceğini unutmayın. Ancak en çok kullanılan ifade bu yazıda anlatılan fonksiyondur.

Harmonik bir dalganın fazı

Harmonik bir dalganın fazı (veya faz açısı), dalga üzerindeki bir noktanın titreşim durumudur. Basitçe söylemek gerekirse, harmonik bir dalganın fazı, dalga döngüsünde belirli bir noktanın nerede olduğunu gösterir.

Bir dalganın fazı radyan (rad) veya derece (°) cinsinden ifade edilir. Bu nedenle iki eşdeğer nokta arasındaki faz farkı 2π rad veya 360°’dir.

Ayrıca dalganın başlangıç evresi, dalganın başlangıç titreşim durumunun ne durumda olduğunu belirler. Böylece başlangıç fazının değerine bağlı olarak dalganın başlangıç uzama değeri biri veya diğeri olacaktır. Örneğin sinüs fonksiyonu kullanarak harmonik bir dalga tanımlarsak ve başlangıç fazı sıfır olursa bu, dalganın uzamasının başlangıçta y=0 olacağı anlamına gelir.

Harmonik dalgaların fazı aynı zamanda iki farklı harmonik dalganın titreşim durumunu karşılaştırmak için de kullanılır. Bu nedenle harmonik dalgaların fazlarıyla bağlantılı iki kavramı bilmelisiniz:

İki harmonik dalga aynı titreşim durumuna sahip olduklarında aynı fazdadırlar , yani 0° (veya 0 rad) faz kaymasına sahiptirler. Bu durumda iki dalganın eşdeğer noktaları aynı anda meydana gelir, örneğin dalgaların tepe ve çukurları aynı anda meydana gelir.
İki harmonik dalga, titreşim durumları zıt olduğunda antifazdadır , dolayısıyla 180° faz dışıdırlar (veya π rad). Örneğin, eğer iki harmonik dalga antifazda ise, bir dalganın tepeleri diğer dalganın çukurları oluştuğunda meydana gelecektir.

Harmonik dalga ve duran dalga

Son olarak, fizikte sıklıkla karıştırılan iki dalga türü olduğundan, harmonik dalga ile duran dalga arasındaki farkın ne olduğunu göreceğiz.

Duran dalga, zirveleri dikey olarak salınan ancak uzunlamasına ilerlemeyen salınımlı bir rahatsızlıktır. Ayrıca, duran dalgalar, aynı özelliklere sahip ancak zıt yönde ilerleyen iki dalga arasındaki girişimin sonucudur; yani, iki benzer harmonik dalga, ancak bir yönde zıt yayılma yönünde örtüştüğünde duran dalgalar üretilir.

Bu nedenle, harmonik dalga ile duran dalga arasındaki temel fark , harmonik dalganın uzunlamasına yayılması, duran dalganın ise dikey olarak salınması ancak uzunlamasına ilerlememesidir. Ayrıca iki harmonik dalganın üst üste gelmesiyle duran dalgalar oluşur.

➤ Bakınız: Duran dalga nedir?