Tvärvåg: Egenskaper och exempel

Tvärgående vågor är de där oscillationen uppträder i en riktning vinkelrätt mot vågens utbredningsriktning. Tvärtom är longitudinella vågor vågorna i vilka förskjutningen genom mediet sker i samma riktning i vilken vågens förskjutning uppträder.

Man bör komma ihåg att vågor sprids genom ett medium på grund av de vibrationer som de orsakar i partiklarna i mediet. Därefter kan en vågs utbredningsriktning vara parallell eller vinkelrätt mot den riktning i vilken partiklarna vibrerar. Därför är skillnaden mellan tvärgående och longitudinella vågor markerad.

Det mest typiska exemplet på en tvärvåg är de cirkulära vågorna som sprider sig genom vattnets yta när en sten kastas. Tvärgående vågor är elektromagnetiska vågor såväl som ljus. När det gäller elektromagnetiska vågor är det speciella fallet att det inte finns några vibrationer av partiklar som det händer i andra vågor.

Ändå är de tvärgående vågor eftersom de elektriska och magnetiska fälten i samband med dessa vågor är vinkelräta mot vågens utbredningsriktning. Andra exempel på tvärvågor är vågor som överförs längs en sträng och S-vågor eller sekundära seismiska vågor.

särdrag

Vågorna, oavsett tvärgående eller longitudinella, har en serie egenskaper som bestämmer dem. I allmänhet är de viktigaste egenskaperna hos en våg de som beskrivs nedan:

Vågamplitud (A)

Det definieras som avståndet mellan punkten längst bort från en våg och dess jämviktspunkt. Eftersom den är en längd mäts den i längdenheter (vanligtvis mätt i meter).

Våglängd (λ)

Det definieras som avståndet (vanligtvis uppmätt i meter) som reste av en störning under ett visst tidsintervall.

Detta avstånd mäts exempelvis mellan två på varandra följande åsar (åsarna är den längsta punkten från jämviktspositionen överst i vågan) eller också mellan två dalar (längst bort från jämviktspositionen på botten av vågen) successivt.

Du kan emellertid verkligen mäta mellan två på varandra följande punkter i vågan som befinner sig i samma fas.

Period (T)

Det definieras som tiden (vanligtvis mätt i sekunder) som en våg tar för att färdas genom en komplett cykel eller oscillation. Det kan också definieras som den tid en våg tar för att åka ett avstånd som motsvarar dess våglängd.

Frekvens (f)

Det definieras som antalet oscillationer som uppträder i en tidsenhet, vanligtvis en sekund. På så sätt mäts frekvensen i Hertz (Hz) när tiden mäts i sekunder. Frekvensen beräknas normalt från perioden med hjälp av följande formel:

f = 1 / T

Vågutbredningshastighet (v)

Det är den hastighet vid vilken vågen förökar (vågens energi) med ett medium. Det mäts vanligen i meter per sekund (m / s). Till exempel sprider elektromagnetiska vågor med ljusets hastighet.

Utbredningshastigheten kan beräknas från våglängden och perioden eller frekvensen.

V = A / T = A f

Eller helt enkelt dela avståndet som vågan reste i en viss tid:

v = s / t

exempel

Elektromagnetiska vågor

Elektromagnetiska vågor är det viktigaste fallet med tvärgående vågor. En särskild egenskap för elektromagnetisk strålning är att i motsats till mekaniska vågor som kräver ett sätt att sprida, behöver inte ett medel att sprida sig och kan göra det i vakuum.

Detta betyder inte att det inte finns några elektromagnetiska vågor som rör sig genom ett mekaniskt (fysiskt) medium. Vissa tvärgående vågor är mekaniska vågor, eftersom de kräver ett fysiskt medium för deras fortplantning. Dessa tvärgående mekaniska vågor kallas T-vågor eller skjuvvågor.

Vidare sprider elektromagnetiska vågor, som redan nämnts ovan, ljusets hastighet, vilket vid vakuum är av storleksordningen 3 × 10 8 m / s.

Ett exempel på en elektromagnetisk våg är synligt ljus, vilket är elektromagnetisk strålning vars våglängder är mellan 400 och 700 nm.

Tvärgående vågor i vattnet

En mycket typisk och mycket grafisk tvärvåg är fallet när en sten (eller något annat objekt) kastas i vattnet. När detta händer produceras cirkulära vågor som sprids från den plats där stenen har påverkat vattnet (eller vågens fokus).

Observationen av dessa vågor gör det möjligt att uppskatta hur vibrationens riktning som äger rum i vattnet är vinkelrätt mot vågens förskjutningsriktning.

Detta observeras bäst om en böge ligger nära slagpunkten. Bögen stiger upp och nedåt vertikalt när vågfronterna anländer, som rör sig horisontellt.

Mer komplicerat är vågornas rörelse i havet. Dess rörelse involverar inte bara studien av tvärvågor, utan också cirkulationen av vattenströmmar när vågorna passerar. Därför kan den verkliga rörelsen av vatten i haven och oceanerna inte bara reduceras till en enkel harmonisk rörelse.

Våg på ett rep

Som redan nämnts ovan är ett annat vanligt tvärgående vågfall förskjutningen av en vibration av en sträng.

För dessa vågor bestäms hastigheten vid vilken vågen sprider sig genom den sträckta strängen av strängens spänning och massan per strängens längd. Vågens hastighet beräknas sålunda från följande uttryck:

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

I denna ekvation är T strängens spänning, m dess massa och L strängens längd.