Transversalwellen-Funktionen und Beispiele



Die Transversalwellen sind solche, bei denen die Schwingung in einer Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle auftritt. Im Gegensatz dazu sind Longitudinalwellen die Wellen, in denen die Verschiebung durch das Medium in der gleichen Richtung stattfindet, in der die Verschiebung der Welle auftritt.

Es sollte daran erinnert werden, dass sich Wellen aufgrund der Vibration, die sie in den Partikeln des Mediums verursachen, durch ein Medium ausbreiten. Dann kann die Ausbreitungsrichtung einer Welle parallel oder senkrecht zu der Richtung sein, in der die Teilchen schwingen. Daher ist die Unterscheidung zwischen Quer- und Longitudinalwellen ausgeprägt.

Das typischste Beispiel für eine transversale Welle sind die kreisförmigen Wellen, die sich durch die Oberfläche des Wassers ausbreiten, wenn ein Stein geworfen wird. Transversale Wellen sind auch elektromagnetische Wellen wie Licht. Was die elektromagnetischen Wellen betrifft, gibt es einen speziellen Fall, in dem es keine Schwingung von Teilchen gibt, wie sie in anderen Wellen auftritt.

Trotzdem sind sie Transversalwellen, weil die elektrischen und magnetischen Felder, die diesen Wellen zugeordnet sind, senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Welle sind. Andere Beispiele von Transversalwellen sind Wellen, die entlang einer Kette und S-Wellen oder sekundären seismischen Wellen übertragen werden.

Index

  • 1 Eigenschaften
    • 1.1 Wellenamplitude (A)
    • 1.2 Wellenlänge (λ)
    • 1.3 Periode (T)
    • 1.4 Häufigkeit (f)
    • 1.5 Geschwindigkeit der Ausbreitung der Welle (v)
  • 2 Beispiele
    • 2.1 Elektromagnetische Wellen
    • 2.2 Querwellen in Wasser
    • 2.3 Welle an einem Seil
  • 3 Referenzen

Eigenschaften

Die Wellen, ob quer oder längs, haben eine Reihe von Eigenschaften, die sie bestimmen. Im Allgemeinen sind die wichtigsten Eigenschaften einer Welle die folgenden:

Wellenamplitude (A)

Es ist definiert als der Abstand zwischen dem Punkt, der am weitesten von einer Welle entfernt ist, und ihrem Gleichgewichtspunkt. Da es sich um eine Länge handelt, wird sie in Längeneinheiten gemessen (normalerweise in Metern gemessen).

Wellenlänge (λ)

Es ist definiert als die Entfernung (in der Regel gemessen in Metern) von einer Störung in einem bestimmten Zeitintervall.

Dieser Abstand wird beispielsweise zwischen zwei aufeinanderfolgenden Graten gemessen (die Grate sind der am weitesten von der Gleichgewichtslage an der Spitze der Welle entfernte Punkt) oder auch zwischen zwei Tälern (Punkt, der am weitesten von der Gleichgewichtslage auf der Spitze entfernt ist) Boden der Welle) sukzessive.

Sie können jedoch tatsächlich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Punkten der Welle messen, die sich in derselben Phase befinden.

Periode (T)

Es ist definiert als die Zeit (in der Regel in Sekunden gemessen), die eine Welle braucht, um einen vollständigen Zyklus oder eine Schwingung zu durchlaufen. Es kann auch als die Zeit definiert werden, die eine Welle benötigt, um eine Entfernung zurückzulegen, die äquivalent zu ihrer Wellenlänge ist.

Häufigkeit (f)

Es ist definiert als die Menge der Schwingungen, die in einer Zeiteinheit auftreten, normalerweise eine Sekunde. Auf diese Weise wird, wenn die Zeit in Sekunden (s) gemessen wird, die Frequenz in Hertz (Hz) gemessen. Die Häufigkeit wird normalerweise anhand der folgenden Formel aus der Periode berechnet:

f = 1 / T

Wellenausbreitungsgeschwindigkeit (v)

Es ist die Geschwindigkeit, mit der sich die Welle (die Energie der Welle) durch ein Medium ausbreitet. Es wird normalerweise in Metern pro Sekunde (m / s) gemessen. Zum Beispiel breiten sich elektromagnetische Wellen mit Lichtgeschwindigkeit aus.

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit kann aus der Wellenlänge und Periode oder Frequenz berechnet werden.

V = λ / T = λ f

Oder teilen Sie einfach die von der Welle zurückgelegte Strecke in einer bestimmten Zeit:

v = s / t

Beispiele

Elektromagnetische Wellen

Elektromagnetische Wellen sind der wichtigste Fall von Transversalwellen. Eine besondere Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung besteht darin, dass sie im Gegensatz zu mechanischen Wellen, die ein Ausbreitungsmittel erfordern, keine Mittel zur Ausbreitung benötigen und dies auch im Vakuum tun können.

Dies bedeutet nicht, dass sich keine elektromagnetischen Wellen durch ein mechanisches (physikalisches) Medium bewegen. Einige Transversalwellen sind mechanische Wellen, da sie für ihre Ausbreitung ein physikalisches Medium benötigen. Diese transversalen mechanischen Wellen werden T-Wellen oder Scherwellen genannt.

Wie bereits erwähnt, breiten sich darüber hinaus elektromagnetische Wellen mit Lichtgeschwindigkeit aus, was im Falle eines Vakuums in der Größenordnung von 3 × 10 liegt 8 m / s.

Ein Beispiel für eine elektromagnetische Welle ist sichtbares Licht, bei dem es sich um elektromagnetische Strahlung handelt, deren Wellenlängen zwischen 400 und 700 nm liegen.

Transverse Wellen im Wasser

Eine sehr typische und sehr grafische Transversalwelle ist der Fall, wenn ein Stein (oder ein anderes Objekt) ins Wasser geworfen wird. Wenn dies geschieht, werden kreisförmige Wellen erzeugt, die sich von dem Ort aus ausbreiten, an dem der Stein das Wasser (oder den Fokus der Welle) getroffen hat.

Die Beobachtung dieser Wellen lässt erkennen, wie die Richtung der Schwingung, die im Wasser stattfindet, senkrecht zur Richtung der Verschiebung der Welle ist.

Dies wird am besten beobachtet, wenn sich eine Boje in der Nähe des Aufschlagpunktes befindet.Die Boje steigt und sinkt vertikal, wenn die Wellenfronten ankommen, die sich horizontal bewegen.

Komplizierter ist die Bewegung der Wellen im Ozean. Seine Bewegung beinhaltet nicht nur das Studium von Transversalwellen, sondern auch die Zirkulation von Wasserströmungen, wenn die Wellen passieren. Daher kann die wirkliche Bewegung des Wassers in den Meeren und Ozeanen nicht auf eine einfache harmonische Bewegung reduziert werden.

Welle an einem Seil

Wie bereits oben erwähnt, ist ein anderer üblicher Transversalwellenfall die Verschiebung einer Schwingung durch eine Saite.

Für diese Wellen wird die Geschwindigkeit, mit der sich die Welle durch die gestreckte Saite ausbreitet, durch die Spannung der Saite und die Masse pro Längeneinheit der Saite bestimmt. Daher wird die Geschwindigkeit der Welle aus dem folgenden Ausdruck berechnet:

V = (T / m / L) 1/2

In dieser Gleichung ist T die Spannung des Seils, m seine Masse und L die Länge des Seils.

Referenzen

  1. Transversalwelle (n.d.) In Wikipedia. Abgerufen am 21. April 2018 von es.wikipedia.org.
  2. Elektromagnetische Strahlung (n. D.) In Wikipedia. Abgerufen am 21. April 2018 von es.wikipedia.org.
  3. Querwelle (n.d.) In Wikipedia. Abgerufen am 21. April 2018 von en.wikipedia.org.
  4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005).Physik und Chemie. Everest
  5. David C. Cassidy, Gerald James Holton, Floyd James Rutherford (2002).Physik verstehen. Birkhäuser.
  6. Französisch, A.P. (1971).Schwingungen und Wellen (M.I.T. Introductory Physics Series). Nelson Thornes.