Skersinė banga: charakteristikos ir pavyzdžiai

Skersinės bangos yra tos, kuriose svyravimai vyksta statmenai bangos plitimo krypčiai. Priešingai, išilginės bangos yra bangos, kuriose poslinkis per terpę vyksta ta pačia kryptimi, kuria vyksta bangos poslinkis.

Reikėtų nepamiršti, kad bangos sklinda per terpę dėl vibracijos, kurią jie sukelia minėtos terpės dalelėse. Tada bangos plitimo kryptis gali būti lygiagreti arba statmena krypčiai, kuria dalelės vibruoja. Todėl pažymėtas skersinių ir išilginių bangų skirtumas.

Dažniausias skersinės bangos pavyzdys yra apskrito bangos, kurios per akmenį išmeta vandens paviršių. Skersinės bangos yra elektromagnetinės bangos ir šviesa. Kalbant apie elektromagnetines bangas, yra ypatingas atvejis, kai dalelių vibracijos nėra, nes tai vyksta kitose bangose.

Nepaisant to, jos yra skersinės bangos, nes su šiomis bangomis susiję elektriniai ir magnetiniai laukai yra statmeni bangos sklidimo krypčiai. Kiti skersinių bangų pavyzdžiai yra bangos, kurios perduodamos išilgai eilutės ir S bangų arba antrinių seisminių bangų.

Savybės

Bangos, skersinės arba išilginės, turi keletą charakteristikų, kurios jas nustato. Apskritai, svarbiausios bangos charakteristikos yra šios:

Bangos amplitudė (A)

Jis apibrėžiamas kaip atstumas tarp tolimiausio taško nuo bangos ir jo pusiausvyros taško. Kadangi jis yra ilgis, jis matuojamas ilgio vienetais (paprastai matuojamas metrais).

Bangos ilgis (λ)

Jis apibrėžiamas kaip atstumas (paprastai matuojamas metrais), keliamas per tam tikrą laiko tarpą.

Šis atstumas matuojamas, pavyzdžiui, tarp dviejų iš eilės esančių keterų (grioveliai yra toliausiai nuo pusiausvyros pozicijos bangos viršuje) arba tarp dviejų slėnių (taškas, nutolęs nuo pusiausvyros padėties ties bangos apačioje).

Tačiau jūs iš tikrųjų galite matuoti tarp bet kurių dviejų eilės taškų, kurie yra toje pačioje fazėje.

Laikotarpis (T)

Jis apibrėžiamas kaip laikas (paprastai matuojamas sekundėmis), kurį banga imasi per visą ciklą ar virpesius. Jis taip pat galėtų būti apibrėžtas kaip laikas, kai banga ima nuvažiuoti atstumą, lygų jo bangos ilgiui.

Dažnis (f)

Jis apibrėžiamas kaip virpesių, atsirandančių laiko vienetais, paprastai vieną sekundę, skaičius. Tokiu būdu, kai laikas matuojamas sekundėmis (s), dažnis matuojamas hercais (Hz). Dažnumas paprastai apskaičiuojamas pagal laikotarpį pagal šią formulę:

f = 1 / T

Bangų sklidimo greitis (v)

Tai greitis, kuriuo banga skleidžia (bangos energija) terpėje. Jis paprastai matuojamas metrais per sekundę (m / s). Pavyzdžiui, elektromagnetinės bangos sklinda šviesos greičiu.

Dauginimo greitis gali būti apskaičiuojamas pagal bangos ilgį ir periodą arba dažnį.

V = λ / T = λ f

Arba tiesiog padalinkite atstumą, kurį nuvažiavo banga per tam tikrą laiką:

v = s / t

Pavyzdžiai

Elektromagnetinės bangos

Elektromagnetinės bangos yra svarbiausias skersinių bangų atvejis. Ypatinga elektromagnetinės spinduliuotės savybė yra ta, kad, priešingai nei mechaninėms bangoms, kurioms reikalingos priemonės skleisti, nereikalauja priemonių skleisti ir gali tai padaryti vakuume.

Tai nereiškia, kad nėra mechaninių (fizinių) terpių judančių elektromagnetinių bangų. Kai kurios skersinės bangos yra mechaninės bangos, nes joms reikalinga fizinė terpė. Šios skersinės mechaninės bangos vadinamos T bangomis arba šlyties bangomis.

Be to, kaip jau minėta, elektromagnetinės bangos sklinda šviesos greičiu, kuris vakuumo atveju yra 3 × 10 8 m / s.

Elektromagnetinės bangos pavyzdys yra matoma šviesa, kuri yra elektromagnetinė spinduliuotė, kurios bangos ilgiai yra nuo 400 iki 700 nm.

Skersinės bangos vandenyje

Labai tipiška ir labai grafiška skersinė banga yra atvejis, kai į vandenį išmestas akmuo (ar kitas objektas). Kai taip atsitinka, gaminamos apskritos bangos, kurios sklinda iš vietos, kur akmuo paveikė vandenį (arba bangos fokusą).

Šių bangų stebėjimas leidžia suprasti, kaip vandenyje vykstančios vibracijos kryptis yra statmena bangos poslinkio krypčiai.

Tai geriausia stebėti, jei plūduras yra šalia smūgio taško. Plūduras pakyla ir nusileidžia vertikaliai, kai bangos frontai pasiekia horizontalią padėtį.

Sudėtingesnis yra bangų judėjimas vandenyje. Jo judėjimas apima ne tik skersinių bangų tyrimą, bet ir vandens srovių cirkuliavimą, kai bangos praeina. Todėl tikrasis vandens judėjimas jūroje ir vandenynuose negali būti sumažintas tik iki paprasto harmoninio judėjimo.

Banga ant virvės

Kaip jau minėta pirmiau, kita bendra skersinė banga yra vibracijos poslinkis eilutėmis.

Šių bangų atveju greitis, kuriuo banga plinta per ištemptą eilutę, nustatoma pagal eilutės įtampą ir eilutės ilgio masę. Taigi bangos greitis apskaičiuojamas pagal šią išraišką:

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

Šioje lygtyje T yra stygos įtampa, m jos masė ir L eilutės ilgis.