ลักษณะและตัวอย่างของคลื่นตามขวาง - กายภาพ - 2026

คลื่นตามขวางเป็นผู้ที่ความผันผวนที่เกิดขึ้นในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางของการขยายพันธุ์ของคลื่น ในทางตรงกันข้ามคลื่นตามยาวคือคลื่นที่การเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางเกิดขึ้นในทิศทางเดียวกับการกระจัดของคลื่น

ควรจำไว้ว่าคลื่นแพร่กระจายผ่านตัวกลางโดยอาศัยการสั่นสะเทือนที่ทำให้เกิดในอนุภาคของตัวกลางดังกล่าว ดังนั้นทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นจึงสามารถขนานหรือตั้งฉากกับทิศทางที่อนุภาคสั่นได้ ดังนั้นจึงมีการสร้างความแตกต่างระหว่างคลื่นตามขวางและตามยาว

ตัวอย่างทั่วไปของคลื่นตามขวางคือคลื่นวงกลมที่แพร่กระจายไปทั่วผิวน้ำเมื่อก้อนหินถูกขว้าง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเช่นแสงเป็นคลื่นตามขวางเช่นกัน สำหรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นกรณีเฉพาะที่ไม่มีการสั่นสะเทือนของอนุภาคเหมือนในคลื่นอื่น ๆ

ถึงกระนั้นก็เป็นคลื่นตามขวางเนื่องจากสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องกับคลื่นเหล่านี้ตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น ตัวอย่างอื่น ๆ ของคลื่นเฉือนคือคลื่นที่ส่งไปตามสตริงและคลื่น S หรือคลื่นแผ่นดินไหวทุติยภูมิ

ลักษณะเฉพาะ

คลื่นไม่ว่าจะเป็นคลื่นตามขวางหรือตามยาวมีลักษณะหลายอย่างที่กำหนด โดยทั่วไปลักษณะที่สำคัญที่สุดของคลื่นคือลักษณะที่อธิบายไว้ด้านล่าง:

แอมพลิจูดของคลื่น (A)

มันถูกกำหนดให้เป็นระยะห่างระหว่างจุดที่ไกลที่สุดของคลื่นกับจุดสมดุล เนื่องจากเป็นความยาวจึงวัดเป็นหน่วยความยาว (โดยปกติจะวัดเป็นเมตร)

ความยาวคลื่น (λ)

กำหนดเป็นระยะทาง (โดยปกติจะวัดเป็นเมตร) ที่เกิดการรบกวนในช่วงเวลาที่กำหนด

ระยะทางนี้วัดได้เช่นระหว่างยอดเขาสองยอดที่ต่อเนื่องกัน (ยอดเขาคือจุดที่ไกลที่สุดจากตำแหน่งสมดุลที่ด้านบนสุดของคลื่น) หรือระหว่างหุบเขาสองแห่ง (จุดที่ไกลที่สุดจากตำแหน่งสมดุลที่ ด้านล่างของคลื่น) ต่อเนื่องกัน

อย่างไรก็ตามคุณสามารถวัดระหว่างจุดต่อเนื่องสองจุดบนคลื่นที่อยู่ในเฟสเดียวกันได้

ระยะเวลา (T)

ถูกกำหนดให้เป็นเวลา (โดยปกติจะวัดเป็นวินาที) ที่คลื่นจะต้องผ่านรอบหรือการสั่นที่สมบูรณ์ นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดเป็นเวลาที่คลื่นใช้ในการเดินทางเป็นระยะทางเทียบเท่ากับความยาวคลื่น

ความถี่ (f)

กำหนดเป็นจำนวนการสั่นที่เกิดขึ้นในหน่วยเวลาโดยปกติคือหนึ่งวินาที ดังนั้นเมื่อวัดเวลาเป็นวินาทีความถี่จะถูกวัดเป็นเฮิรตซ์ (Hz) โดยปกติความถี่จะคำนวณจากช่วงเวลาโดยใช้สูตรต่อไปนี้:

ฉ = 1 / T

ความเร็วในการแพร่กระจายคลื่น (v)

เป็นความเร็วที่คลื่น (พลังงานของคลื่น) แพร่กระจายผ่านตัวกลาง โดยปกติจะวัดเป็นเมตรต่อวินาที (m / s) ตัวอย่างเช่นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเดินทางด้วยความเร็วแสง

ความเร็วในการขยายพันธุ์สามารถคำนวณได้จากความยาวคลื่นและช่วงเวลาหรือความถี่

V = λ / T = λฉ

หรือเพียงแค่หารระยะทางที่คลื่นเดินทางในช่วงเวลาหนึ่ง:

v = s / t

ตัวอย่าง

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า

คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นกรณีที่สำคัญที่สุดของคลื่นเฉือน ลักษณะเฉพาะของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าคือตรงกันข้ามกับคลื่นกลที่ต้องใช้ตัวกลางในการแพร่กระจายพวกมันไม่ต้องการสื่อกลางในการแพร่กระจายและสามารถทำได้ในสุญญากาศ

นี่ไม่ได้หมายความว่าไม่มีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เดินทางผ่านตัวกลางเชิงกล (ทางกายภาพ) คลื่นตามขวางบางคลื่นเป็นคลื่นกลเนื่องจากพวกมันต้องการสื่อทางกายภาพสำหรับการแพร่กระจายของมัน คลื่นกลตามขวางเหล่านี้เรียกว่าคลื่น T หรือคลื่นเฉือน

นอกจากนี้ดังที่ได้กล่าวไปแล้วข้างต้นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะแพร่กระจายด้วยความเร็วแสงซึ่งในกรณีของสุญญากาศจะมีลำดับ 3 ∙ 10 ⁸ m / s

ตัวอย่างของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือแสงที่มองเห็นได้ซึ่งเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นระหว่าง 400 ถึง 700 นาโนเมตร

คลื่นตามขวางในน้ำ

กรณีของคลื่นตามขวางโดยทั่วไปและเป็นภาพที่ชัดเจนมากคือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อก้อนหิน (หรือวัตถุอื่น ๆ ) ถูกโยนลงไปในน้ำ เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้คลื่นวงกลมจะถูกผลิตขึ้นซึ่งแพร่กระจายจากสถานที่ที่หินกระทบน้ำ (หรือโฟกัสของคลื่น)

การสังเกตคลื่นเหล่านี้ช่วยให้เราเข้าใจว่าทิศทางของการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นในน้ำตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นอย่างไร

สิ่งนี้จะเห็นได้ดีที่สุดหากวางทุ่นไว้ใกล้กับจุดกระทบ ทุ่นลอยขึ้นและตกในแนวตั้งเมื่อคลื่นมาถึงซึ่งเคลื่อนที่ในแนวนอน

ที่ซับซ้อนกว่านั้นคือการเคลื่อนที่ของคลื่นในมหาสมุทร การเคลื่อนไหวของมันไม่เพียง แต่เกี่ยวข้องกับการศึกษาคลื่นตามขวางเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการไหลเวียนของกระแสน้ำเมื่อคลื่นผ่าน ด้วยเหตุนี้การเคลื่อนไหวที่แท้จริงของน้ำในทะเลและมหาสมุทรจึงไม่สามารถลดลงได้ แต่เพียงการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกธรรมดาเท่านั้น

คลื่นบนเชือก

ดังที่ได้กล่าวไปแล้วอีกกรณีหนึ่งของคลื่นตามขวางคือการเคลื่อนที่ของการสั่นสะเทือนด้วยสายอักขระ

สำหรับคลื่นเหล่านี้ความเร็วที่คลื่นเคลื่อนที่ไปตามสายอักขระที่ยืดออกจะถูกกำหนดโดยความตึงในสตริงและมวลต่อหน่วยความยาวของสตริง ดังนั้นความเร็วของคลื่นคำนวณจากนิพจน์ต่อไปนี้:

วี = (T / m / L) ^1/2

ในสมการนี้ T คือความตึงของสตริง m มวลของมันและ L ความยาวของสตริง

อ้างอิง

1. คลื่นตามขวาง (nd) บน Wikipedia สืบค้นเมื่อวันที่ 21 เมษายน 2018 จาก es.wikipedia.org.
2. รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า (nd) บน Wikipedia สืบค้นเมื่อวันที่ 21 เมษายน 2018 จาก es.wikipedia.org.
3. คลื่นตามขวาง (nd) บน Wikipedia สืบค้นเมื่อวันที่ 21 เมษายน 2018 จาก en.wikipedia.org.
4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). ฟิสิกส์และเคมี. เอเวอเรสต์
5. เดวิดซี. แคสสิดี้เจอรัลด์เจมส์โฮลตันฟลอยด์เจมส์รัทเทอร์ฟอร์ด (2002) เข้าใจฟิสิกส์ Birkhäuser
6. ฝรั่งเศส, AP (1971). การสั่นสะเทือนและคลื่น (ชุดฟิสิกส์เบื้องต้นของ MIT) เนลสัน ธ อร์นส์