あなたがに関連するすべてに興味があるなら波とは？、この記事では、主題、それらがどのように作成されるか、波の種類、それらの特性、数学的な側面から波を見るなどに関する情報を得ることができます。
定義
岩が湖に投げ込まれたり、楽器の弦を鳴らしたり、ライトをつけたりすると、性質の異なる物理現象が発生し、共通点があります。案件。
真実は、これらすべての例が「波の動き」または「波の伝播」であるということです。 以下では、この波の現象へのアプローチが行われ、¿に関する疑問が明らかになります。波とは？ そして、違いが教えられ、それぞれの例がどのように似ているかが教えられます。
オンダはラテン語で「ウンダ」を意味します。 物理学の分野では、それは宇宙から来るいくつかの属性の動きの拡大です、例えば：圧力、密度、磁場または電場、ここでは物質（水、空気）を送ることなくエネルギーの移動が含まれますまたは何もなしで。
波動特性
一箇所を移動するいくつかの物体のさまざまな流れはすでに研究されています。 たとえば、コースを進む車、一定の傾きで平らな場所を通過する箱、周囲にある惑星などです。 太陽の構造.
これらすべての場合において、伝達されるのは線形時間と運動エネルギーの会社の質量です。 波動では違います。
波状の動きまたは波の伝播の動きは、全身の輸送を見つけることなく、ある場所から別の場所に生成される変化であり、エネルギーの伝達があります。
この概念は、簡単な例で説明できます。 岩が湖に落ちたり、水に沿って指で動かしたりすると、変化が始まります。 この変化は、リングの形を作るために拡大する波として知られているものです。
周期波では、山や山と谷が目立ち、対角波または「縦波」に分類されます。
横方向または斜め方向のものは、波に向かって垂直に振動を受け取るものです。 それは例えば弦や電磁波に与えることができます。
縦波は、拡散方向と同様の振動を持つ波です。 たとえば、音によって放出される波。 このタイプの頌歌は、 量子プランク理論.
正弦波は、たとえば井戸の中の物体が切り込みを入れて波が生成されるときに上下する波です。
コンテナ内で形成される波が縦波と横波の混合物であるのと同じように。 フラッシュ信号は軌道トレイルを継続します。
一般に、すべてのウェーブは、多くの通常の状況で同じ手順を実行します。 波は全体として次の現象を通過します。
- 回折：これは、波がオブジェクトのエッジに衝突した場合に発生し、波はその方向にまっすぐに従わなくなり、コーナリングを開始します。
- ドップラー効果"： この効果は、動きが波の送信機とそれを受信する人の間の基準である場合に発生します。
- 干渉： これは、XNUMXつの波が同じポイントで合流し、最終的に調整されるときに発生します。
- 反射：この波は、交差するのが難しく、進路を変えるだけでよい未知の媒体で達成されたときに発生します。
- 屈折：このタイプの波では、異なる媒体に入るとその進路を変更する必要があり、その速度は変化します。
- 衝撃波：同じ媒体を通過する波がたくさんあり、結合して一種の円錐を作るときに発生します。
水の波紋
水中で発生する変化は、何の明確な例です 波とは。 動くのは水分子ではなく変化であることは明らかでなければなりません。 水分子は、それ自体の動きをすることなく、平衡状態にある場所をぐるぐる回っています。
最初にコメントされたコルク片の例は完全に休息しており、変化を引き起こすエージェント、この場合は石を移動させる必要がなく、エネルギーの通過がどのように行われるかが示されています。湖の底、または指に残され、手に接続され続けます。
これらの事実を使用して、waveが持ついくつかの特性を要約できます。
変更を放出または開始するポイントがあることが重要です。 この点からのエネルギーは、その近くの伝送センターに放出されます。
水に落ちる岩や水を振る指の場合、近くにある液体の分子に力を運びます。
拡散の手段がなければなりません。それは、変化と交差している間、瞬間的に変化し、その物理的属性のいくつかで初期状態に戻ることができる瞬間の変化を示します。
この媒体は、位置を変更しませんが、波の動きの柱または放出点として機能します。
湖に投げ込まれた岩の例を続けると、波がまだ残っている水滴に出会う瞬間に、彼らはいくつかの振動を起こし始め、バランスのとれた場所で位置を変えます。
しばらくすると、コルクの状態が変わるのと同じように、すべてが静けさに戻ります。
真ん中の各場所は、この変更を近くのすべての場所に伝えます。 これは、うねり現象が発生する方法です。これは、中心と到達した場所の間で伝達されるエネルギーが伝播される関連する方法です。
外乱が広がると、波は和らぎます。 それが減衰するとき、それは変化が空間を引き継いで成長する間に生成されるエネルギーの投与量によるものであり、媒体の弾性のレベルや間の摩擦の確率などの他の状況も含める必要があります粒子。
この時点で、岩が投げられる領域に近い場合、コルクは振動を上げ始めます。
岩が落ちると、波紋が形成され始め、波は可能な限り伝わり、遅れが生じます。
これにより、波の有限の膨張速度が見えるようになります。 上記の例では、岩が落ちる場所からかなり離れた場所にあるコルクは、岩が落ちて波が形成された直後にその状態が乱されます。
波は有形の媒体とは見なされませんが、エネルギーを伝達し、有形との関係を作り出すという事実のために、実際の物理的実体と見なすことができます。
波は岩でも、湖で見つかった水分子でも、コルクでもないことを理解する必要があります。 それはまったく逆であり、それを実行し、媒体の特性を乱すのは、そのように拡大しているエネルギーです。
波と単振動
Simple Harmonic Motionは、単一の粒子の詳細に焦点を当てています。 その調和が見られる場所の割合に依存する振動を生み出す力。 しかし、あなたはあなたの周りのこの振動を引き起こしているものに焦点を合わせていません。
それは振動によって伝播されるエネルギーとは何の関係もありません。 ここでは、波動で研究されているものと「単振動」で研究されているもののアプローチの違いを示します。
このため、XNUMXつの異なるエピソードを明確に区別する方法を知ることが重要です。XNUMXつまたは複数の決定された粒子の振動または振動とも呼ばれる「物質の動き」と、変化の伝達「エネルギーの動き」の効果です。これらの振動。
波によって媒体の粒子がバランスのとれた単純な動きをする可能性があります。波を分析する場合、研究のポイントは変化の放出であり、独立した粒子の動きは考慮されていません。 これは、湖の岩の例で示されています。
湖のすべての粒子は、「質量」（単振動）に従って、密接に振動し始め、時間とともに減速します。 これは、コルクが繰り返し上下に動くことを想像することでよりよく理解できます。
波動現象の分析において重要なのは、湖全体での集団的な変化の拡大です。
数学的観点からの波の説明
波が何であるかを知るために、湖に投げ込まれた岩の例はそれを理解する簡単な方法ですが、媒体の粒子の遠近法の違いは、波の変位に変化をもたらすことができる唯一の物理量ではありません波。
最も一般的なもののXNUMXつである自然音に存在する波動現象を考慮に入れる必要があります。 たとえば、気圧が発生したときの波を特徴付ける図。
音は空中にある波です
メガホンを使用する場合、メガホンから出る音は、周囲の空気によって加えられる張力の周期的な変化の伝達であり、メガホンの内側にある布地に動きを引き起こします。
環境内の多様化に影響を与える可能性のある多くの物理的変数があります。 それは粒子の位置、空気または磁場で作られる張力である可能性があるので、これはそれが光を指すときです。
これらの属性のいずれかの画像で瞬間をキャプチャすると、変更のプロセスがメディアでどのように進行しているかを示す特定の特性が取得されます。
このすべての後、あなたは到達することができます：
数学者のように考えるとき、波はそれを放出する中心によって作成される要素を見つけることができる方程式であると言われています。
y = f（x、t）
上で使用された用語は、波が変数に特定の量を与える関数«f»であり、空気張力とともに粒子の座標と位置を含むことを示しています。 それがどこにあるかに応じて、その空間位置「x」と瞬間「t」の後にあります。
波を単一の画像で視覚化したい場合、時間的および空間的プロセスを同時に理解することはできないため、それは不可能です。 波という用語は、中央の変化の瞬間的なプロファイルで使用されます。
波動方程式
すべての関数f（x、t）が波であるわけではなく、波動方程式の項を適用する必要があります。 これはすでに別のトピックの一部ですが、必要に応じて速度波«v»に関してはステートメントを見ることができます。
波の空間的および時間的変動がある場合、それらは正弦関数および正弦関数を持つ正弦関数として定式化できます。 これにより、数学科目に関する限り、それは大幅に削減されます。
波を生成するさまざまな方法
波はXNUMXつの方法で生成できます。
- パルスまたは波のパルスによって：それは、押された、または緊張したコードの先端をつかんでストレッチを与えたときに発生する可能性のある特定の変化です。
- 波列を通して：進行波を生成するパルスのチェーンがある場合に発生します。 完璧な例は、押されたロープに多くのタグボートが与えられ、一端がクランプされている瞬間です。 波と参照に関しては、波の連鎖または列について話します。
波動の種類
波には多くの分類があり、使用される推論のタイプによって異なります。 以下に最も頻繁にあります：
伝播エネルギーの種類
これらの中には 機械的および電磁波。
- 力学的波：このタイプの波では、機械的エネルギーが生成されます。 弾性伝達媒体が必要なため、物質波の名前も付けられています。 例として、岩の例では湖から放出される音または波があります。
- 電磁波：この種の波では、電界と磁界の振動によって電磁エネルギーが発生します。 生成するメディアの種類は必要ありません。 このタイプの波の最良の例は光です。拡散の最良の方法は真空です。これは定理のXNUMXつで示されています。 ブレーズパスカルによる貢献.
- 伝播方向：振動軌道と振動軌道が一致する波です。 それは矛盾と拡張の連鎖として理解されています。 それらは圧力波とも呼ばれます。 音やバネがその一例です。
- 横波：伝播経路と振動経路が互いに垂直な波です。 それらを理解するために、それは最大である一連の山と最小である谷のようなものです。 たとえば、湖で生成される波、ストリングを生成する波。 これらは横波です。
- 縦波と横波： ばねは縦波と横波の例として役立ちます。矢印は変化が発生する方向を示します。 矢印がばね粒子の振動の経路と同じ方向を向いていることがわかります。これは縦波の過程で発生します。 横波の過程では、矢印で示すように、経路は垂直です。
伝搬次元の数
一次元の波：この波では、エネルギーは最初に空間に分散されます。たとえば、コードで生成される波が発生する可能性があります。
二次元波：この場合、エネルギーは、湖の水位で生成される波のように、主にXNUMXつの空間で生成されます。
三次元波：このタイプの波では、エネルギーは最初にXNUMX次元で拡散されます。たとえば、光と音で生成される波です。
トラベラー：それを媒体に放出する軸によって割り当てられたエネルギーは、一方向にのみ進行します。 それらは、独立してアクセス可能な媒体で一般的であり、拡散は、放射焦点の方向の波に反射されるいかなる妨害もありません。 サンプルは、コードを片手に持ち、反対側が自由なときに発生する波です。
定常：エネルギーが空間の領域に保持されたままのときに発生します。 それらは、閉じているか制限のあるメディアで頻繁に発生します。これにより、波はそれを放出するソースの方向に現れます。
これらは、一方の端が手に結び、もう一方の端が固定されているコードで波が生成されるときに生成されます。 これは、楽器の弦のように両端が固定されている場合にも当てはまります。
ハーモニカ：この波は、正弦関数と余弦関数を使用して空間的および時間的バリアントを明らかにできる場合に観察されます。 死の手段の各部分は、マスによって実行されます
波の要素
クレスタ：それは波の最大の伸びまたは最大の伸びを持っている場所です。 波が静止状態から最も遠い場所です。
期間：波が完全に振動しなければならないのは時間の経過です。
振幅：波頭と波の中央の間の垂直経路です。 可変幅の波があることに注意してください。これは、現時点で増加または減少している可能性があることを意味します。
周波数：振動が一定時間繰り返される回数です。 または、指定された期間の値の単純な再発です。
段階：フェーズは、サイクルが実行される瞬間の動作を示します。サイズは周期的に変化し、参照の開始として示された瞬間から経過した時間の一部です。
バレ：波が届く最低点です。
波長：うねりのペアの同じポイントを次々に測定するパスです。 または、連続したXNUMXつの尾根の経路を測定するもの。
ノード：波が安定の端を横切る場所です。
伸長：波の点と平衡状態の間に垂直に現れる測定値です。
サイクル：単純な振動であるか、逆に、山頂の進路を開始する節点から谷の進路を頂点とする節点までの軌道であると言えます。
伝播速度：波の動きが広がる速度です。 波の長さとその周期の商を値として持つ。