Vågor är störningar som sprids genom rymden utan att transportera materia, bara energi.
Elementet som orsakar en våg kallas en källa, till exempel kommer en sten som kastas i en flods vatten att generera cirkulära vågor.
Cirkulära vågor på ytan av en vätska
Exempel på vågor är: havsvågor, radiovågor, ljud, ljus, röntgen, mikrovågsugn bland andra.
Den del av fysik som studerar vågor och deras egenskaper kallas våg.
Vågegenskaper
För att karakterisera vågorna använder vi följande mängder:
- Amplitud: motsvarar vågens höjd, markerad med avståndet mellan vågens jämvikt (vilopunkt) och toppen. Observera att "toppen" anger vågens maximala punkt, medan "dalen" representerar minimipunkten.
- Våglängd: Representeras av den grekiska bokstaven lambda (λ), det är avståndet mellan två på varandra följande dalar eller toppar.
- Hastighet: representerad av bokstaven (v) beror en vågs hastighet på mediet i vilken den förökar sig. Så när en våg byter utbredningsmedium kan dess hastighet förändras.
- Frekvens: representerad av bokstaven (f), i det internationella systemet mäts frekvensen i hertz (Hz) och motsvarar antalet vågsvängningar under ett givet tidsintervall. Frekvensen för en våg beror inte på utbredningsmediet, bara på frekvensen hos källan som producerade vågen.
- Tidsförlopp: representerad av bokstaven (T) motsvarar perioden våglängdstiden. I det internationella systemet är periodmätningsenheten sekunder.
Typer av vågor
När det gäller natur, det finns två typer av vågor:
- Mekaniska vågor: för att förökning ska ske behöver mekaniska vågor ett materialmedium, till exempel ljudvågor och vågor på en sträng.
- Elektromagnetiska vågor: i det här fallet är det inte nödvändigt att det finns ett materialmedium för vågen att sprida sig, till exempel radiovågor och ljus.
Vågklassificering
Enligt vågutbredningsriktning, de klassificeras i:
-
Endimensionella vågor: vågor som sprider sig i en riktning.
Exempel: vågor på ett rep. -
tvådimensionella vågor: vågor som sprider sig i två riktningar.
Exempel: vågor som sprider sig på en sjö. -
tredimensionella vågor: vågor som sprider sig i alla möjliga riktningar.
Exempel: ljudvågor.
Vågor kan också klassificeras enligt vibrationsriktning:
-
Längsgående vågor: källvibrationer är parallella med vågförskjutning.
Exempel: ljudvågor
-
Tvärgående vågor: vibrationen är vinkelrät mot vågutbredningen.
Exempel: vinka på en sträng.
Formler
Förhållandet mellan period och frekvens
Period är den inversa av frekvensen.
Således:
förökningshastighet
Hastighet kan också beräknas som en funktion av frekvens, som ersätter period för det inversa av frekvensen.
Vi har:
Exempel
Vad är perioden och utbredningshastigheten för en våg som har en frekvens på 5Hz och en våglängd på 0,2 m?
Eftersom perioden är den inversa av frekvensen, då:
För att beräkna hastigheten använder vi våglängden och frekvensen så här:
Böljande fenomen
Reflexion
En våg som sprider sig i ett visst medium när man stöter på ett hinder kan drabbas av reflektion, det vill säga för att vända utbredningsriktningen.
Vid reflektion ändras inte våglängden, utbredningshastigheten och frekvensen för vågen.
Ett exempel är när en person ropar i en dal och hör några sekunder senare hans ekos röst.
Genom ljusreflektion kan vi se vår egen bild på en blank yta.
Bild reflekterad i den lugna ytan av en sjö
Refraktion
Refraktion är ett fenomen som händer när en våg byter utbredningsmedium. I detta fall kan en förändring i hastighetsvärde och utbredningsriktning inträffa.
Vågor på en strand bryter parallellt med stranden på grund av brytningsfenomenet. Förändringen i vattendjup (förökningsmedium) gör att vågarnas riktning förändras, vilket gör dem parallella med stranden.
Diffraktion
Vågorna går runt hinder. När detta händer säger vi att vågen har brytts.
Diffraktion tillåter oss att höra till exempel en person på andra sidan en vägg.
När du passerar genom ett hinder sprids vågorna ut.
Interferens
När två vågor möts uppstår en interaktion mellan deras amplituder som kallas interferens.
Interferens kan vara konstruktiv (ökad amplitud) eller destruktiv (minskad amplitud).
stående vågor
Stående vågor uppstår från superpositionen av periodiska vågor som är lika och motsatta riktningar.
När konstruktiva och destruktiva störningar uppträder presenterar de punkter som vibrerar och andra som inte vibrerar.
Vi kan producera stående vågor på en sträng med fasta ändar, till exempel på strängarna på en gitarr.
Vet allt om:
- Ljudvågor
- Ljudets hastighet
- Ljusets hastighet
- Energi
- gravitationella vågor
- Fysikformler
Entréexamensövningar
1. (ENEM - 2016)
Elektrokardiogrammet, en undersökning som används för att bedöma tillståndet hos en patients hjärta, är ett register över hjärtets elektriska aktivitet under en viss tidsperiod. Figuren representerar elektrokardiogrammet för en vilad, rökfri vuxen patient i en behaglig temperaturmiljö. Under dessa förhållanden anses en puls mellan 60 och 100 slag per minut vara normal.
Baserat på det presenterade elektrokardiogrammet identifieras att patientens hjärtfrekvens är
inte normal.
b) över idealvärdet
c) under idealvärdet
d) nära den nedre gränsen
e) nära den övre gränsen
Alternativ c) under idealvärdet
2. (ENEM 2013)
När man reser med flyg uppmanas passagerare att stänga av alla enheter vars funktion innefattar utsläpp eller mottagning av elektromagnetiska vågor. Förfarandet används för att eliminera strålningskällor som kan störa piloternas radiokommunikation med styrtornet.
Egenskapen hos de utsända vågorna som motiverar det antagna förfarandet är det faktum att
a) har motsatta faser
b) vara båda hörbara
c) ha inversa intensiteter
d) vara i samma intervall
e) ha nära frekvenser
Alternativ e) har nära frekvenser
3. (ENEM 2013)
En vanlig manifestation av fans på fotbollsarenor är den mexikanska olaen. Åskådarna på en linje, utan att lämna sin plats och utan att röra sig i sidled, står och sitter, synkroniserade med de i intilliggande linje. Den kollektiva effekten sprids genom stadion åskådare och bildar en progressiv våg, som visas i illustrationen.
Det uppskattas att utbredningshastigheten för denna "mänskliga våg" är 45 km / h, och att varje svängningsperiod innehåller 16 personer, som står upp och sitter snyggt och placerade 80 cm från varandra.
I denna mexikanska ola är vågfrekvensen, i hertz, ett värde närmare
a) 0,3
b) 0,5
c) 1.0
d) 1.9
e) 3.7
Alternativ c) 1.0
