V tomto článku budeme studovat a porozumět různým aspektům podélného vlnění a jeho podrobným vysvětlením.
Podélná vlna se pohybuje. Je to pohyb všech nepatrných částic společně v paralelní dráze v médiu; všechny tyto částice vibrují v paralelní dráze se směrem, kterým se vlna šíří. Tento typ pohybu vln v rovnoběžném směru se považuje za podélné vlny.
Porozumět podrobnému vysvětlení toho, jak se podélné vlny pohybují v médiu.
Jak se šíří podélné vlny?
Podélná vlna je mechanické vlnění, které vždy vyžaduje nějaké médium, aby prošlo.
Při průchodu hmotou se tyto podélné vlny pohybují v paralelně zarovnaném směru s ohledem na směr pohybu vln. Vynikajícím příkladem podélné vlny je zvukové vlnya tyto zvukové vlny vyžadují vzduchové médium, ve kterém atomy vibrují při pohybu od zdroje k přijímacímu konci. Během tohoto pohybu atomy podléhají vibracím ve vzdušném prostředí a pohybují se tam a zpět ve stejném směru vlny a proti dráze přenosu energie.
Můžeme tedy uvažovat, že všechny podélné vlny se mohou šířit určitým médiem.
Pohybují se podélné vlny rychlostí světla?
Podélná vlna se nešíří rychlostí světla, ale pouze příčné vlny se mohou šířit rychlostí světla.
- Jediným typem vlnění, který odpovídá rychlosti světla při šíření, jsou elektromagnetické vlny. Elektromagnetické vlny se šíří normální cestou k pohybu vln. Přichází tedy pod příčné vlny.
- Příčné elektromagnetické vlny jsou rychlejší; ostatní příčné vlny se šíří menší rychlostí než podélné vlny.
- Kromě těchto se ostatní vlny nemohou rovnat rychlosti světla. Obvykle se podélné vlny pohybují rychlostí v rozmezí 0.2 mil až několik kilometrů, v závislosti na typu média. Můžeme tedy říci, že podélné vlny se nešíří rychlostí světla.
Nyní nám dejte vědět o srovnání rychlosti šíření mezi příčnými a podélnými vlnami.
Pohybují se podélné vlny rychleji než příčné?
Kromě elektromagnetických a gravitačních příčných vln se všechny ostatní příčné vlny pohybují méně než podélné vlny.
Všechny příčné vlny procházejí v normálním směru, pokud jde o směr vlnění, zatímco podélné vlny se šíří v paralelních drahách. Obě vlny se skládají z částic, které při cestování podléhají vibracím.
V případě příčného vlnění působí toto chvění částice v normální dráze jako odpor a dochází k němu kolmým šířením vln. Tento odpor snižuje rychlost vln, díky čemuž se pohybují nižší rychlostí než podélné vlny.
Obě vlny se generují během zemětřesení; v tomto případě se podélné vlny vždy pohybují větší rychlostí než příčné vlny.
I v jakékoli pevné hmotě je příčný pohyb ve srovnání s podélnými vlnami prodloužen.
Nyní zkoumat, zda jsou elektromagnetické vlny skutečně příčné nebo podélné vlny.
Jsou podélné vlny elektromagnetické?
Elektromagnetické vlny spadají pod příčné mechanické vlny, protože se šíří kolmo k dráze šíření vln.
Když mluvíme o elektromagnetických vlnách, máme dvě základní složky a jejich cestu šíření, tj. elektrické a magnetické pole. Obě pole obecně putují k sobě.
Pokud je považujeme za podélné vlny, pak nelze pozorovat aspekt polarizace, který je kritickým jevem elektromagnetických vln.
Takže pro výskyt polarizačního jevu se tyto elektromagnetické vlny pohybují kolmo a jsou to příčné vlny. Nikdy to nemůže být podélná vlna.
Pochopit různá média šíření podélné vlny.
Jak se podélné vlny šíří vesmírným prostředím?
Prostorové médium lze také považovat za stejné jako vakuové médium a v kosmickém médiu nenajdeme ani nepatrné množství hmoty, která by jím napomáhala průchodu vln.
Pochopme to s ohledem na divergenci obou elektrických a magnetické pole. Už víme že vlny se v podélných vlnách pohybují po paralelní dráze. Pokud vypočítáte hodnotu divergence k tomuto pohybu, výsledek bude nulový, protože tyto vlny se ve vesmíru nevyskytují a divergence elektrického i magnetického pole bude nulová.
Dostaneme hodnotu divergence jako nulovou, protože směr pohybu k-vektoru v podélné vlně je vždy ortogonální k elektrickému a magnetická pole.
Z výše uvedeného tedy můžeme usuzovat, že podélná vlna se ve vesmírném prostředí nešíří.
Jaký je režim posunu pro podélnou vlnu?
Posun podélných vln nevypovídá o ničem jiném, než jak se podélné vlny pohybují v médiu.
Ve výše uvedených částech jsme se naučili, že všechny podélné vlny od vln s nejkratším dosahem po vlny s nejdelším dosahem potřebují nějakou hmotu, aby se mohly pohybovat.
Vždy se šíří podobně jako pohyb vln a ať už je pozorujeme v jednom, dvou nebo trojrozměrném zobrazení, můžeme pozorovat stejné posunutí.
V další části tohoto příspěvku si vysvětlíme stálost příčných i podélných vln.
Jak můžete interpretovat, že podélné vlny se šíří rychleji než příčné?
Můžeme vysvětlit rozlehlost obou příčné a podélné vlny zvážením cesty jejich šíření.
Uvažujeme-li příčné vlny, vibrace částic v těchto vlnách obecně nastávají v typické dráze pohybu vln; působí jako odpor a vzniká v důsledku kolmého šíření vlnění. Tento odpor snižuje rychlost vln, díky čemuž se pohybují nižší rychlostí než podélné vlny.
Ale v podélných vlnách, protože šíření částic bude paralelní se směrem pohybu vln, nebude mít takový odpor. Bude se volně pohybovat, což mu dává požadovanou rychlost.
Podélné vlny budou mít vždy vyšší rychlost než příčné vlny, s výjimkou některých případů.
Jak se podélná vlna šíří dovnitř řetězec?
Podélné vlny se šíří paralelně i ve struně.
Ve struně můžeme zjistit příčné i podélné mechanické vlnění. Ale pokud se pokusíme změřit rychlost těchto vln, pak se samozřejmě podélné vlny pohybují o něco rychleji než příčné vlny.
Tyto podélné vlny nebudou čelit žádnému významnému dopadu během napětí struny a dojde pouze k velmi nepatrným změnám v šíření a rychlosti.
Nyní se podívejme, jak vypočítat vlny zeměpisné délky pomocí vzorce.
Jak vypočítat podélné vlny pomocí vzorce?
Jedno důležité měření vln se ve fyzice používá k výpočtu hodnoty podélných vln v pohybu. Vzorec je uveden níže,
y(x,t)=yocos[ω(t−xc)]
Lze to také napsat jednoduchým způsobem, jak je znázorněno,
y(x,t)=yocos[w(tx/c)]
Ve výše uvedeném vzorci se termíny vztahují tak, jak je uvedeno níže,
- y označuje pohyb bodu na postupující podélné vlně
- x udává, jakou vzdálenost určitý bod urazil od zdroje, kde se generuje vlna
- t označuje uplynulý čas
- y0 se týká amplitudy oscilací vln, které stručně vypovídají o hlasitosti a intenzitě vlny
- c udává rychlost podélné vlny
- ω je termín používaný k označení úhlové frekvence podélné vlny
Je to jeden ze základních vzorců používaných pro výpočet podélných vln.
Vyjmenujte různé příklady podélných vln?
Odlišný příklady podélných vln které je důležité znát, jsou napsány níže,
Zatímco tleskáte rukama jako uznání
Když tleskáte rukama při jakékoli vhodné příležitosti k ocenění práce druhých, zvuk, který slyšíte při tleskání, je slyšet díky vibracím částic v médiu; tyto částice se pohybují vzájemně paralelně, což naznačuje, že jde o podélné vlny.
Hudební woofery používané DJem
Pokud se pozorně podíváte na hudební woofer používaný DJem, všimnete si, že kdykoli dojde ke zvýšení nebo snížení zvuku, kužel hudebního wooferu se pohybuje dovnitř a ven. Stává se to díky vlnám vytvořeným v důsledku vibrací částic. Zde produkované vlny jsou podélné vlny, které se pohybují mezi vzduchovými médii.
Otřesy okenních výplní po hromu
Když je hrom a bouřka, okna naší domácnosti na zlomek času vibrují. Při zvýšení intenzity osvětlení se automaticky zvýší tlak vzduchu, což vede k mírnému zvýšení atmosférické teploty. Všechny tyto aspekty dohromady vytvářejí zvukovou vlnu, kterou slyšíme jako hrom, kvůli které se okenní panely rozvibrují. Čím hlasitější je zvuk, tím amplituda těchto vln bude maximální. Okenní panely budou vibrovat pouze díky zvukovým vlnám vytvořeným v důsledku vibrací a přenosu částic.
Výše uvedené tři jsou primární příklady podélných mechanických vln, které říkají, jak se transportují v médiu.
Čtěte více: Jak zjistit vlnovou délku příčných vln
Často kladené otázky | Nejčastější dotazy
Můžeme všechny podélné vlny považovat za mechanické?
Uvážíme-li složky mechanických vln, budou tři hlavní části vlnění podélné, příčné a někdy i povrchové.
Všechny různé podélné vlny spadají pod mechanické vlnění a jediným rozdílem je, že procházejí jiným prostředím. Podle toho, co se rozhodli cestovat, jsou pojmenováni.
Potřebují podélné vlny k šíření nějaké médium?
Vlna je obecně pohyb částic v určitém pořadí.
Podélné vlny spadají do kategorie mechanických vln, které se šíří prostřednictvím nějaké vibrace částic atomů přítomných v médiu. Pokud médium chybí, nebude možné pro účely šíření naznačit, že podélné vlny potřebují médium, aby se šířily.
Jaký je významný rozdíl mezi podélnou vlnou a příčnou vlnou?
Významný rozdíl mezi délkovou vlnou a příčnou vlnou spočívá v dráze, kterou se šíří.
V příčné vlně budou vibrace a pohyb částic vždy v normálním směru k pohybu vlny. U podélných vln můžeme pozorovat šíření ve stejné dráze a paralelně s pohybem vlny.
Jak můžeme využít podélné vlny v naší každodenní rutině?
Tlakové a zvukové vlny jsou základními vlnami, které se šíří podélně. Tyto podélné vlny můžeme využít mnoha způsoby, např.
- Hudba, kterou posloucháme, je s pomocí zvukových vln.
- Ve struně používané k držení předmětů se vytvářejí podélné vlny.
- Při hře na jakýkoli nástroj vznikají zvukové vlny.
- Intenzita tlakových vln pomáhá určit dopad zemětřesení.
- Podobně i měření vln narážejících na pobřeží pomáhá odhadnout jejich intenzitu.
Také čtení:
- Jak vypočítat energii fotonu z jeho vlnové délky
- Amplituda vlny 2
- Jak se šíří příčné vlny
- Jsou příčné vlny mechanické
- Jaká je rychlost příčné vlny
- Jak zjistit frekvenci příčné vlny
- Snižuje se amplituda vlny
- Proč světlo vykazuje vlnové i částicové charakteristiky
- Jak najít energii z vlnové délky
- Rovnice zvukových vln
Jsem Raghavi Acharya, dokončil jsem postgraduální studium fyziky se specializací v oboru fyzika kondenzovaných látek. Fyziku jsem vždy považoval za podmanivou oblast studia a baví mě objevovat různé oblasti tohoto předmětu. Ve volném čase se věnuji digitálnímu umění. Mé články se zaměřují na to, abych čtenářům velmi zjednodušeným způsobem předal pojmy fyziky.