science >> Wetenschap >  >> Fysica

Golven (eigenschappen en kenmerken): amplitude, periode, frequentie, golflengte

Golfbeweging is overal op aarde en in het universum. Soorten golven zijn geluidsgolven, watergolven, golven op een string en elektromagnetische golven, om er maar een paar te noemen.
Wat is een golf?

Een golf is technisch gezien een storing in een medium die zich van de ene plaats naar de andere verspreidt via oscillaties (heen en weer gaande bewegingen) in dat medium. Eenvoudig gezegd, het is een vibratie die door materie door tijd en ruimte wordt gedragen.

Een belangrijk kenmerk van een golf is dat deze energie overbrengt, maar geen materie. Een golf begint met een energietoename ergens in een medium, zoals een hand die op het oppervlak van een vijver duwt. Omdat elk deeltje van een materiaal energie ontvangt van die eerste duw - in dit voorbeeld de watermoleculen - botst het tegen de deeltjes ernaast aan, die de volgende tegen elkaar botsen enzovoort.

De watermoleculen deden het niet t herschikken naar nieuwe plaatsen in de vijver; ze dobberden alleen maar heen en weer tegen elkaar zoals mensen schouder aan schouder in een menigte op hun plaats zouden kunnen vallen nadat iemand aan de rand in hen valt.

Golven zijn er in twee soorten:

Dwarsgolven
worden gevormd door materie die haaks op de richting van de beweging van de energie oscilleert. Iemand die bijvoorbeeld het uiteinde van een springtouw aan een muur pompt, verplaatst de stukken van het medium (het touw) verticaal terwijl de energie horizontaal langs het touw naar de muur loopt, totdat het hele touw beweegt.

Langsgolven
worden gevormd door materie die oscilleert in dezelfde richting als de energie die het draagt. De eerdere voorbeelden van rimpelingen in een poel, of door een menigte die aan één uiteinde is verstoord, zijn beide longitudinaal.
Basiseigenschappen van golven

De meest basale golfeigenschappen zijn golflengte, amplitude, frequentie en periode .

Eén golflengte
wordt gedefinieerd als de afstand tussen elk punt op een golf tot exact hetzelfde punt op de volgende golf .
Een golflengte kan bijvoorbeeld worden gemeten van de top van een golf in de oceaan tot de top van de volgende golf. Golflengte wordt aangegeven door de kleine Griekse letter lambda ( λ
) en gebruikt de SI-eenheid van lengte, meter (m).

De amplitude
van de golf, < em> A
, is een maat voor de maximale verplaatsing van een materie in het medium vanuit evenwicht (of rustpositie). Dus voor een sinuscurve-vormige golf die op en neer gaat rond de x-as, heeft de amplitude dezelfde grootte als de hoogste of laagste positie. Als een maat voor verplaatsing wordt de amplitude ook gemeten in meters (m).

De frequentie van een golf, f
, is een maat voor hoeveel golven passeren door of hoeveel oscillaties optreden, in een seconde. De SI-eenheid van frequentie is Hertz (Hz). Een kind op een schommel oscilleert bijvoorbeeld heen en weer rond de rustpositie van de schommel, en maakt om de drie seconden een volledige heen en weer reis. Dat betekent dat ze elke seconde een derde van een volledige golf (oscillatie) doorloopt, dus haar frequentie zou 1/3 Hz zijn.

De periode
van een golf, T
, is het omgekeerde van de frequentie; in plaats van hoeveel golven per seconde, meet het de tijd voor één volledige golf of trilling. Het wordt dus gemeten in de SI-tijdseenheid, seconden (s). Voor hetzelfde kind op de schommel is haar golfperiode drie seconden. (Merk op dat drie het omgekeerde is van een derde.)
Snelheid van een golf

Golfsnelheid ( v
) is de snelheid waarmee een verstoring van de ene naar de andere locatie reist . Een golf reist met een snelheid (in meter per seconde, m /s) gelijk aan het product van frequentie en golflengte. De golfvergelijking is daarom:

v \u003d λ × f