Formula d'onda: definizione, equazioni, caratteristiche, proprietà, tipi, sintomi e domande di esempio
In questa era moderna, la tecnologia è diventata importante. La tecnologia può facilitare il lavoro e accorciare le distanze effettive di migliaia di chilometri, ad esempio utilizzando il telefono. Una delle cose importanti che sostengono l'esistenza della tecnologia sono i mezzi, ad esempio l'energia o le onde come mezzo.
Molti oggetti elettronici sfruttano le proprietà delle onde, ad esempio la natura delle onde che possono propagarsi Gli esseri umani usano il vuoto per creare lampadine in cui lo spazio all'interno della lampadina è spazio vuoto.
Intorno a noi ci sono molti dispositivi elettronici la cui tecnologia utilizza le onde, ma la maggior parte di noi non li conosce e non li comprende appieno. E discuteremo più specificamente dell'uso delle onde e delle onde sonore nella vita di tutti i giorni nel prossimo capitolo.
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Comprendere le onde
Onda è una vibrazione propagante, nella sua propagazione l'onda trasporta energia. In altre parole, le onde sono vibrazioni che si propagano e le vibrazioni stesse sono la fonte delle onde. Quindi, le onde sono vibrazioni che si propagano e le onde in movimento si propagheranno
energia (energia). Le onde possono anche essere interpretate come una forma di vibrazione che si propaga in un mezzo.Nelle onde è l'onda che si propaga, non il mezzo intermedio. La lunghezza di un'onda può essere vista calcolando la distanza tra valli e colline (onde trasversali) o calcolando la distanza tra una densità e un intervallo (onde longitudinali). La velocità di propagazione dell'onda è la distanza percorsa dall'onda in un secondo.
Equazione delle onde
Informazione:
A = ampiezza
k = numero d'onda (costante d'onda)
ω = velocità angolare
y = Deviazione dell'onda (m)
v = Velocità di propagazione delle onde (m/s)
a = Accelerazione dell'onda (m/s²)
Formula dell'onda
Determinazione della frequenza, del periodo e della lunghezza d'onda
Rifrazione delle onde
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Caratteristiche delle onde
Di seguito sono riportate diverse caratteristiche delle onde, costituite da:
- Può essere riflesso o specchiato
Hai familiarità con questo evento di riflessione delle onde quando studi l'ottica geometrica. Nella classe x in questo caso vale la legge della riflessione secondo Snellius. - Può essere rifratto (rifrazione)
La rifrazione può verificarsi quando le onde attraversano due mezzi diversi. - Può essere flessibile (diffrazione)
La diffrazione (flessione) si verifica quando le onde passano attraverso uno spazio stretto. - Può essere combinato o combinato (interferenza)
L'interferenza delle onde si verifica quando due onde si uniscono (si combinano) per produrre uno schema di interferenza massimo e minimo. - Può essere polarizzato (polarizzazione)
La polarizzazione è l'evento in cui parte o tutta la direzione delle vibrazioni delle onde viene assorbita. Questo evento di polarizzazione si verifica solo nelle onde trasversali. - Può essere decomposto (dispersione)
Perchè il cielo è blu?? Questo perché la luce solare presenta sintomi di dispersione. La luce del sole che vedi è bianca, ma in realtà è composta da raggi rossi, arancioni, gialli, verdi, blu, indaco e viola. Ciò accade quando il cielo appare blu quando si guarda una lavagna bianca, il che significa che tutti i pigmenti di colore si riflettono nei nostri occhi.
Proprietà delle onde
Di seguito sono riportate diverse proprietà delle onde, costituite da:
1. Proprietà delle onde sonore
- Le onde sonore necessitano di un mezzo per propagarsi
Poiché le onde sonore sono onde meccaniche, il suono necessita di un mezzo per propagarsi. Ciò può essere dimostrato quando due astronauti sono lontani dalla Terra e l'atmosfera nell'aereo è vuota aria, l'astronauta non può avere una conversazione diretta ma utilizza strumenti di comunicazione come telefono. Anche se i due astronauti erano sullo stesso aereo. La capacità di un mezzo di vibrare le particelle varia, ci sono anche mezzi che possono smorzare il suono, ad esempio l'acqua. - Le onde sonore sperimentano la riflessione (riflessione)
Una delle proprietà delle onde è quella di riflettersi, quindi anche le onde sonore possono sperimentare questo fenomeno. Anche per le onde sonore vale la legge della riflessione delle onde: angolo di incidenza = angolo di riflessione. È dimostrato che la riflessione del suono in uno spazio chiuso può provocare echi. Cioè, parte del suono riflesso coincide con il suono originale, pertanto il suono originale risulta poco chiaro. Per evitare echi nei cinema, studi, radio, televisione e sale da concerto musica, le pareti sono ricoperte da una sostanza fonoassorbente che solitamente è composta da lana, cotone, vetro, gomma o ferro. - Le onde sonore sperimentano la rifrazione (rifrazione)
Una delle proprietà delle onde è che subiscono la rifrazione. Eventi di rifrazione nella vita di tutti i giorni, ad esempio di notte il rumore del tuono è più forte che di giorno. Questo perché durante il giorno l'aria negli strati superiori è più fresca che negli strati inferiori. Poiché la velocità del suono a temperature fredde è inferiore a quella a temperature calde, la velocità del suono negli strati d'aria Lo strato superiore è più piccolo dello strato inferiore, il che fa sì che il mezzo dello strato superiore sia più denso del mezzo dello strato inferiore. Di notte accade il contrario. Quindi durante il giorno il suono del fulmine si propaga dallo strato d'aria superiore a quello inferiore. Se il suono in arrivo viaggia verticalmente verso il basso, di notte la direzione di propagazione del suono viene spostata più vicino alla linea normale. È meglio che durante il giorno la direzione della propagazione del suono venga rifratta lontano dalla linea normale. Secondo la legge della rifrazione delle onde, le onde provenienti da un mezzo meno denso verso uno più denso verranno rifratte più vicino alla linea normale o viceversa. - Le onde sonore sperimentano la flessione (diffrazione)
Le onde sonore subiscono la diffrazione molto facilmente perché le onde sonore nell'aria hanno lunghezze d'onda comprese tra pochi centimetri e diversi metri. La diffrazione è la curvatura delle onde quando passano attraverso uno spazio vuoto, la cui dimensione è dell'ordine della lunghezza d'onda. Come sappiamo, le onde più lunghe vengono diffratte più facilmente. Gli eventi di diffrazione si verificano, ad esempio, quando possiamo sentire il rumore del motore di un'auto in una curva anche se non abbiamo visto l'auto perché è bloccata da un alto edificio sul bordo della curva. - Combinazione di esperienze di onde sonore (interferenza)
Le onde sonore presentano sintomi di combinazione di onde o interferenze che possono essere divise in due, vale a dire interferenza di costruzione o rafforzamento del suono e interferenza distruttiva o indebolimento del suono. Ad esempio, quando ci troviamo tra due altoparlanti con la stessa o quasi la stessa frequenza e ampiezza, sentiremo alternativamente suoni forti e deboli. - Le onde sonore sperimentano la propagazione del suono
L'interferenza causata da due onde sonore può causare eventi di propagazione del suono, ovvero rafforzamento e indebolimento del suono. Ciò avviene a causa della sovrapposizione di due onde che hanno frequenze leggermente diverse e si propagano nella stessa direzione. Se le due onde sonore si propagano contemporaneamente, produrranno il suono più forte quando entrambe le fasi sono uguali. Se le due vibrazioni sono in fase opposta verrà prodotto il suono più debole.
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2. Proprietà delle onde luminose
- Le onde luminose subiscono interferenze
Le onde luminose, come le onde sonore, possono interferire. Per ottenere l'interferenza luminosa è necessaria una sorgente luminosa coerente, ovvero una sorgente luminosa che abbia la stessa frequenza e una differenza di fase fissa. Sorgenti luminose coerenti possono essere osservate dagli esperimenti condotti da Young e Fresnell. L'interferenza della luce può produrre schemi di luce scura. I motivi scuri risultano da un'interferenza distruttiva (che si attenua a vicenda) dovuta alla fusione di due onde che hanno fasi opposte. Il modello luminoso risulta dall'interferenza della costruzione (rinforzo reciproco) dovuta alla combinazione di due onde che hanno la stessa fase. - Le onde luminose sperimentano la diffrazione
La diffrazione delle onde è il processo di flessione delle onde causato dalla presenza di una barriera sotto forma di fessura o barriera angolare che blocca parte del fronte d'onda. La diffrazione della luce avviene anche in fenditure strette e separate, parallele tra loro alla stessa distanza. Quanto più stretto è lo spazio chiamato reticolo di diffrazione, tanto maggiori sono gli spazi vuoti nel reticolo. Più nitido è il modello di diffrazione prodotto sullo schermo. La diffrazione massima si verifica quando sullo schermo appaiono linee luminose. La figura di diffrazione formata anch'essa da una fenditura rotonda è costituita da una forma centrale luminosa circondata da anelli chiari e scuri. - Le onde luminose sperimentano la polarizzazione
La polarizzazione è il processo di filtraggio della direzione della vibrazione di un'onda. Questo strumento per filtrare la direzione della vibrazione si chiama Polaroid. Un esempio sono i cristalli. La polarizzazione si trova anche nella riflessione e rifrazione e nella doppia rifrazione. L'assorbimento e la riflessione della luce da parte delle particelle è chiamato scattering. Se la luce non polarizzata entra in un mezzo (gas), la luce diffusa può essere parzialmente o completamente polarizzata. La direzione di polarizzazione è tale da essere perpendicolare al piano formato dalla linea di luce incidente e dalla linea di vista.
3. Proprietà delle onde elettromagnetiche
- I cambiamenti nel campo elettrico e nel campo magnetico si verificano contemporaneamente.
- Le direzioni del campo elettrico e del campo magnetico sono perpendicolari tra loro.
- Le intensità del campo elettrico e magnetico sono direttamente proporzionali tra loro, cioè secondo la relazione E = c. B.
- La direzione di propagazione delle onde elettromagnetiche è sempre perpendicolare alla direzione del campo elettrico e del campo magnetico.
- Le onde elettromagnetiche possono propagarsi nel vuoto.
- Le onde elettromagnetiche si propagano ad una velocità che dipende solo dalle proprietà elettriche e magnetiche del mezzo.
- La velocità di propagazione delle onde elettromagnetiche nel vuoto è una costante generale e il suo valore è = 3 x 108 m/s.
- Le onde elettromagnetiche sono onde trasversali.
- Le onde elettromagnetiche possono sperimentare i processi di riflessione, rifrazione, polarizzazione, interferenza e diffrazione (flessione).
Tipi di onde
Di seguito sono riportati diversi tipi di onde, costituiti da:
1. Basato sul mezzo
- Onde meccaniche, è un'onda che nella sua propagazione necessita di un mezzo che convoglia energia per il processo di propagazione di un'onda. Il suono è un esempio di un'onda meccanica che si propaga attraverso i cambiamenti della pressione dell'aria nello spazio (la densità delle molecole dell'aria).
- Onda elettromagnetica, cioè onde che possono propagarsi anche in assenza di un mezzo. L'energia elettromagnetica si propaga in onde con diverse caratteristiche che possono essere misurate, vale a dire: lunghezza d'onda, frequenza, ampiezza e velocità.
Le sorgenti delle onde elettromagnetiche sono le seguenti:
- Oscillazioni elettriche
- La luce solare produce raggi infrarossi
- Lampade al mercurio che producono raggi ultravioletti
- Il lancio di elettroni in un tubo a vuoto su un chip metallico produce raggi X (usati per i raggi X) e i nuclei atomici instabili producono raggi gamma.
Esempi di onde elettromagnetiche nella vita di tutti i giorni sono i seguenti:
- Onde radio
- Microonde
- Raggi infrarossi
- Luce ultravioletta
- Luce visibile
- Raggi X e
- Raggi gamma
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2. In base alla direzione di propagazione e vibrazione
Consiste di:
- Onde trasversali
cioè onde la cui direzione di propagazione è perpendicolare alla direzione di vibrazione. Un esempio di onda trasversale è un'onda di corda. Quando muoviamo la corda su e giù, sembra che la corda si muova su e giù in una direzione perpendicolare alla direzione del moto ondoso.
Viene chiamato il punto più alto dell'onda picco mentre viene chiamato il punto più bassovalle. Ampiezza è l'altezza massima di un picco o la profondità massima di una valle, misurata dalla posizione di equilibrio. La distanza tra due punti uguali e consecutivi su un'onda chiamata lunghezza d'onda(chiamato lambda – lettera greca). La lunghezza d'onda può anche essere pensata come la distanza da picco a picco o la distanza da valle a valle.
- Onde longitudinali
cioè onde la cui direzione di propagazione è parallela alla direzione della vibrazione (ad esempio onde slinky). Le onde che si verificano nella slinki vibrante sono nella stessa direzione della lunghezza della slinki sotto forma di densità e tensione. Viene chiamata la distanza tra due densità adiacenti o due deformazioni adiacenti un'onda.
Una serie incontro E sottoporre a tensione si propaga lungo la primavera. Incontro è l'area in cui le spire della molla si avvicinano, mentre sottoporre a tensione è l'area in cui le spire della molla sono rivolte l'una verso l'altra. Se le onde trasversali hanno uno schema di picchi e avvallamenti, allora le onde longitudinali consistono in uno schema di densità e deformazione. La lunghezza d'onda è la distanza tra densità successive o deformazioni successive. Ciò che si intende qui è la distanza da due punti identici e consecutivi di densità o deformazione.
Sintomi delle onde
Di seguito sono riportati diversi sintomi dell'onda, costituiti da:
- Riflessione
Agli eventi riflessione delle onde Si applica la legge della riflessione dell'onda, cioè l'angolo di riflessione è uguale all'angolo di incidenza. Ciò significa che quando il fascio d'onda incidente forma un angolo θ con la linea normale (una linea perpendicolare alla superficie riflettente), allora il fascio riflesso formerà un angolo θ con la linea normale.
- Rifrazione delle onde
Rifrazione dell'onda (rifrazione) è la deviazione della direzione di un fronte d'onda quando entra da un mezzo all'altro. A volte la rifrazione e la riflessione avvengono simultaneamente. Quando le onde in arrivo colpiscono un altro mezzo, alcune onde verranno riflesse e altre verranno trasmesse o rifratte. La rifrazione si verifica perché le onde hanno velocità diverse in mezzi diversi.
- Interferenza
Interferenza delle onde è la fusione o sovrapposizione delle onde quando due o più onde arrivano nello stesso luogo nello stesso momento. L'interferenza di due onde può produrre onde le cui ampiezze si rinforzano a vicenda (interferenza massimo) e possono anche produrre onde le cui ampiezze si attenuano a vicenda (interferenza minimo).
- Diffrazione delle onde
Diffrazione delle onde è l'evento di flessione di un'onda quando passa attraverso uno spazio stretto o una barriera.
Nello stesso mezzo le onde si propagano in linea retta. Pertanto, anche le onde diritte si propagheranno attraverso il mezzo sotto forma di onde diritte. Ciò non si applica se al mezzo è presente una barriera o un ostacolo sotto forma di uno spazio vuoto. Per la giusta dimensione dello spazio, l'onda in arrivo può piegarsi dopo aver attraversato lo spazio. Viene chiamata la flessione dell'onda causata dalla presenza di una barriera sotto forma di uno spazio vuoto diffrazione delle onde.
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Se la barriera del gap è data dalla larghezza, la diffrazione non è così chiaramente visibile. Il fronte d'onda che passa attraverso lo spazio si piega solo sul bordo dello spazio, come mostrato nella Figura 9 di seguito. Se la barriera è stretta, cioè la sua dimensione è vicina all'ordine della lunghezza d'onda, la diffrazione dell'onda è molto evidente.
Esempi di applicazione delle onde e delle onde sonore nella vita quotidiana
Di seguito sono riportati alcuni esempi di applicazione delle onde e delle onde sonore nella vita di tutti i giorni, costituiti da:
- Radio
L’energia radio è la forma di energia elettromagnetica di livello più basso, con lunghezze d’onda che vanno da migliaia di chilometri a meno di un metro. Gli usi più comuni sono le comunicazioni, la ricerca spaziale e i sistemi radar. Il radar è utile per studiare i modelli meteorologici, le tempeste, creare mappe 3D della superficie terrestre, misurare le precipitazioni, il movimento dei ghiacci nelle regioni polari e monitorare l'ambiente. La lunghezza d'onda del radar varia da 0,8 a 100 cm.
- Microonde
La lunghezza d'onda della radiazione a microonde varia da 0,3 a 300 cm. Il suo utilizzo è principalmente nei settori della comunicazione e dell'invio di informazioni attraverso spazi aperti, cucina e sistemi di pigiama attivo. In un sistema PJ attivo, gli impulsi a microonde vengono sparati verso un bersaglio e le riflessioni vengono misurate per studiare le caratteristiche del bersaglio. Un esempio di applicazione è il Microwave Imager (TMI) della Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM), che misura la radiazione a microonde emesso dallo spettro elettromagnetico Energia elettromagnetica dell'atmosfera terrestre per misurare l'evaporazione, il contenuto di acqua nelle nuvole e l'intensità Piovere.
- Infrarossi
Le condizioni di salute possono essere diagnosticate esaminando le emissioni infrarosse del corpo. Speciali foto a infrarossi chiamate termogrammi vengono utilizzate per rilevare problemi di circolazione sanguigna, artrite e cancro. La radiazione infrarossa può essere utilizzata anche negli allarmi antifurto. Un ladro a sua insaputa bloccherà la luce e nasconderà l'allarme. Il telecomando comunica con il televisore tramite la radiazione infrarossa prodotta dai LED (Light Espiring). Diodo ) contenuto nell'unità, in modo da poter accendere la TV a distanza utilizzando il telecomando controlli.
- Ultravioletto
La luce UV è necessaria per l'assimilazione delle piante e può uccidere i germi delle malattie della pelle.
- raggi X
I raggi X sono comunemente usati in campo medico per fotografare la posizione delle ossa nel corpo, in particolare per determinare le ossa rotte. Tuttavia, è necessario prestare attenzione quando si utilizzano i raggi X perché le cellule dei tessuti umani possono essere danneggiate a causa dell'uso prolungato dei raggi X.
- Strumento musicale
Negli strumenti musicali come le chitarre, la sorgente sonora è prodotta da oggetti vibranti, vale a dire le corde. Se la corda viene pizzicata con una grande ampiezza (deviazione), il suono prodotto sarà più forte. E se la tensione della corda viene allungata, il suono sarà più alto. Allo stesso modo con tamburi e altri strumenti musicali. Il suono nasce perché la sorgente sonora viene vibrata.
- Occhiali ciechi
Dotato di un dispositivo di invio e ricezione a ultrasuoni che utilizza l'invio e la ricezione a ultrasuoni.
- Misurazione della profondità dell'oceano
- Attrezzature mediche
all'esame ecografico (ultrasuoni). Come esempio, scansione ad ultrasuoni fatto spostandosi sonde attorno alla pelle dello stomaco di una madre incinta, sullo schermo del monitor verrà visualizzata l'immagine di un feto. Osservando le immagini del feto, i medici possono monitorare la crescita, lo sviluppo e la salute del feto. A differenza degli esami radiografici, gli esami ecografici sono sicuri (nessun rischio), sia per la madre che per il feto L'ispezione o il test ad ultrasuoni non danneggia il materiale che attraversa, quindi è chiamato test ad ultrasuoni non dannoso (controlli non distruttivi, abbreviato NDT).
Le tecniche di scansione a ultrasuoni vengono utilizzate anche per esaminare il fegato (se vi siano o meno indicazioni di cancro al fegato) e il cervello. Produzione di dispositiviultrasuoni per rimuovere il tessuto cerebrale danneggiato senza dover eseguire un intervento chirurgico al cervello. “In questo modo, i pazienti non devono sottoporsi a interventi chirurgici al cervello ad alto rischio. La rimozione del tessuto cerebrale danneggiato può essere eseguita senza dover tagliare e cucire il cuoio capelluto o perforare il cranio.
Esempio di una domanda sull'onda
Un'onda viaggiante che si propaga su un filo può essere espressa come: y = 2 sin π (100t-4x) con y in cm, x in m e t in secondi. Se il filo è costituito da un materiale con una densità di massa per unità di lunghezza pari a 20 g/cm, la tensione nel filo è...
Discussione:
100π = ω
100π = 2πf
50 Hz = f
4π = k
4π = 2π/λ
2 = λ
V stringa = λ * f
v = 2*50
v = 100
v = √(μ/f)
100 = √(20/f)
10000 = 20/f
F = 0,002N
Bibliografia:
- Beiser, Artù. 1999. Concetti di fisica moderna (traduzione). Giakarta: Erlangga.
- Budikase, E, et al, 1987. Fisica per SMU. Giakarta: Dipartimento dell'Istruzione e della Cultura.
Questa è la discussione in merito Formula d'onda: definizione, equazioni, caratteristiche, proprietà, tipi, sintomi e domande di esempio Speriamo che questa recensione possa aumentare la tua comprensione e conoscenza, grazie mille per la visita. 🙂 🙂 🙂