Mění se amplituda vlny: kdy, proč, jak a podrobná fakta

Projekt amplituda vlny je kritická vlastnost. Takže, pokud chcete vědět, "Mění se amplituda vlny?" Kdy, proč a jak se tyto věci stanou? Pak pokračujte a čtěte.

Energie přenášená elektromagnetickou vlnou, akustickou vlnou nebo jakoukoli jinou vlnou je přímo úměrná druhé mocnině amplitudy této vlny. Kdykoli tedy dojde ke změně energie vlny, pak její účinek ovlivní amplitudu vlny.

Než půjdeme do hloubky našich otázek, mění se amplituda vlny, jak, kdy a proč? Pojďme si nejprve stručně informovat o vlně a její amplitudě.

Mávat: Ve fyzice je vlna považována za jev přenosu energie, který přenáší energii spolu s médiem, aniž by přenášel jakoukoli hmotu. V důsledku toho to považujeme za střední poruchu, která přenáší energii, ale ne hmotu. Primárně existují dva typy vln, které jsou uvedeny níže:

  •  1. Podélné: Zvuk vlny 
  •  2. Příčné: Elektromagnetické vlny nebo světelné vlny

amplituda: Celková vzdálenost mezi klidovou polohou vlny a maximálním posunutím, které může překlenout, se nazývá její amplituda.

Vlnová délka: Velikost nebo délka jedné vlny je známá jako její vlnová délka. Vypočítá se jako vzdálenost nebo mezera mezi dvěma po sobě jdoucími vrcholy.

Frekvence: Frekvence vlny nám říká, kolik vln projde určitým místem za danou dobu.

Obrazový kredit: Geoff Ruth, Vrcholová amplituda vlnové délky, CC BY-SA 3.0

Pokud uvažujete o zvukových vlnách, jejich amplituda určuje, jak hlasitý zvuk je. Vyšší amplituda zvukové vlny znamená její vyšší hlasitost a nižší amplituda znamená nižší hlasitost.

Když studujeme světelnou vlnu, amplituda vlny není nic jiného než jas resp intenzita vlny ve srovnání s jinými světelnými vlnami stejné vlnové délky. Světlo s větší amplitudou má větší intenzitu nebo jas, zatímco světlo s menší amplitudou má menší intenzitu nebo jas.

Nyní je otázkou, zda se mění amplituda vlny? Pojďme se podívat, jak se věci vyvinou.

Mění se amplituda vlny?

⇒ Amplituda vlny je zásadní charakteristikou.

Amplituda vlny není konstantní charakteristika. V důsledku toho podléhá změnám v důsledku situačních faktorů.

Kdy se mění amplituda vlny?

⇒ Víme, že energie vlny je vždy zachována, což znamená, že ji nelze zničit ani vytvořit.

Jakákoli frekvence a amplituda vlny jsou nezávislé vlastnosti. Změna frekvence však vede ke změně energie. Amplituda každé vlny, ať už podélné nebo příčné, se tedy mění s energií, aby se šetřila celková energie. 

Proč se mění amplituda vlny?

⇒ Amplituda vlny se může měnit se změnou energie vlny.

Energie vlny a amplituda vlny spolu úzce souvisí. Vztah mezi energií vlny a amplitudou vlny je uveden níže:

E ∝ A2

Kde písmeno E označuje energii vlny a písmeno A označuje amplitudu vlny.

Můžeme vidět, že energie vlny je přímo úměrná druhé mocnině amplitudy vlny. Pokud tedy dojde k nepatrné změně energie, dojde ke změně amplitudy na druhou.

Z energie a amplitudy vlnových vztahů můžeme odvodit, že pokud je energie vlny velká, její amplituda bude vysoká. Amplituda nízkoenergetické vlny bude podobná amplitudě nízkoenergetické vlny. Oba scénáře jsou znázorněny na obrázku níže.

Můžeme tedy říci, že jakákoli změna energie vlny vede ke změně amplitudy vlny.

mění se amplituda vlny

Jak se mění amplituda vlny?

⇒ Nejpravděpodobnější příčinou změny amplitudy je změna energie, ale může to být také změna rychlosti vlny. Energie vlny může stoupat nebo klesat. 

Pokud máte vlnový ovladač, můžete jej použít ke zvýšení energie a tím i amplitudy. Když však vlna prochází médiem, část energie se zředí, což má za následek snížení amplitudy. Někdy to není energie, ale změna rychlosti vln, která také vede ke změně amplitudy vln, jak je vidět na vlnách oceánu.

Podívejme se na některé příklady ze skutečného života, abychom viděli, o čem mluvíme.

Již jsme podrobně probrali, že amplituda vlny závisí na energii přenášené touto vlnou. Nyní víme, že každé médium má tření. Neexistuje nic takového jako médium bez tření nebo ideální médium. V důsledku toho, když se vlna pohybuje prostředím, dochází k tření. Energie vlny se zředí, jak se šíří v médiu, čímž překoná tření média. Ztráta energie bude mít za následek zeslabení nebo snížení amplitudy této vlny.

Nyní lze také zvýšit množství energie pomocí ovladače vlny. Zde „vlnový ovladač“ jednoduše znamená konzistentní práci vykonanou na této vlně. Zvažte případ spirálové pružiny, která je zpočátku v klidu. Když jej natáhnete v horizontálním směru, vytvoří se příčná vlna nebo puls. Jinými slovy, když na pružinu působíte silou, bude se odchylovat od své klidové polohy úměrně vynaložené síle. 

K dosažení vyšší amplitudy nebo maximálního posunu je třeba použít více energie nebo vykonat více práce. Konečně, energie, kterou příčný puls nebo vlna nese přes médium, souvisí s jeho amplitudou. Vlnová délka, frekvence a rychlost příčného pulsu nebo vlny nejsou ovlivněny vložením velkého množství energie do něj. Množství energie aplikované na pulz nebo vlnu změní pouze amplitudu tohoto pulzu nebo vlny.

Oceánská vlna:

Změna amplitudy oceánských vln je způsobena zpomalením rychlosti vln. Zpomalení vlny umožňuje přeměnu energie na vlny s vyšší amplitudou, protože frekvence a úroveň energie přenášené vlnou se nemohou změnit. Při sledování vln oceánu přibližujících se k mělčí vodě je tento efekt velmi patrný. Jak se rychlost šíření zpomaluje, hřebeny vln se shlukují. Výška vln nebo amplituda se zvyšují v důsledku shlukování, dokud se vlna nezlomí.

Nejčastější dotazy:

Q: Mění se amplituda v čase?

Odpověď: V ideálním případě by se amplituda vlny neměla v průběhu času měnit. Jak však žijeme v reálném světě, věci se mění.

Ve skutečném světě neexistuje nic takového jako systém bez tření. V důsledku toho, jak vlna ztrácí energii, amplituda vlny se časem snižuje. Když studujeme jednoduché harmonický pohyb, můžeme vidět, že amplituda jednoduché harmonické vlny s časem exponenciálně klesá.

Následující graf znázorňuje tlumení vlny v průběhu času:

FjHLuagptrIEytid7BikC tZl9YU10xhEOHhtQ3P9XGGPbV5N6ipQ
Kredity obrázku: anonymní, Tlumená sinusová vlna, CC BY-SA 3.0

Otázka: Mění se amplituda vlny, když vlna mění médium šíření?

Odpověď: Když se vlna šíří z jednoho média do druhého, část vlny prochází médiem a zbývající část se odráží zpět.

Část vlny, která prochází médiem, znamená část energie vlny, která se v médiu ztratila. Odražené vlny jsou považovány za zbývající energii. Protože měnící se prostředí způsobuje pokles energie, vede nás přímo ke změně (přesněji snížení) amplitudy.

Otázka: Co se stane, když se amplituda vlny zdvojnásobí?

Odpověď: Amplituda vlny má přímou souvislost s energií, která je uvedena níže:

E ∝ A2

Když se amplituda vlny zdvojnásobí, energie vlny se zvýší čtyřikrát. Výsledkem je, že zdvojnásobení amplitudy vlny znamená čtyřnásobné zvýšení energie přenášené vlnou. 

Podobně, pokud se amplituda vlny ztrojnásobí, znamená to devítinásobné zvýšení dodávky energie dodávané vlnou.

Klikněte zde vědět, jak zjistit amplitudu vlny.

Doufáme, že jsme vám poskytli vhodné odpovědi na vaše dotazy. Mění se amplituda vlny? Kdy se mění amplituda vlny? Proč se mění amplituda vlny? Jak se mění amplituda vlny? Navštivte prosím naše webové stránky a přečtěte si další články související s vědou.

Také čtení:

Zanechat komentář