Tensiunea transversală: Caracteristici și exemple

Undele transversale sunt cele în care oscilația are loc într-o direcție perpendiculară pe direcția de propagare a undelor. Dimpotrivă, undele longitudinale sunt undele în care deplasarea prin mediu are loc în aceeași direcție în care are loc deplasarea valului.

Trebuie amintit faptul că undele se propagă printr-un mediu în virtutea vibrațiilor pe care le produc în particulele mediului respectiv. Apoi, direcția de propagare a undelor poate fi paralelă sau perpendiculară pe direcția în care particulele vibrează. Prin urmare, distincția dintre valurile transversale și cele longitudinale este marcată.

Exemplul cel mai tipic al unui val transversal este undele circulare care se propagă prin suprafața apei când se aruncă o piatră. Undele transversale sunt unde electromagnetice, precum și lumină. În ceea ce privește undele electromagnetice, există un caz particular în care nu există nici o vibrație a particulelor, așa cum se întâmplă în alte valuri.

Chiar și așa, ele sunt valuri transversale, deoarece câmpurile electrice și magnetice asociate cu aceste unde sunt perpendiculare pe direcția de propagare a undelor. Alte exemple de valuri transversale sunt undele care sunt transmise de-a lungul unui șir și undele S sau undele seismice secundare.

caracteristici

Valurile, fie transversale, fie longitudinale, au o serie de caracteristici care le determină. În general, cele mai importante caracteristici ale unei valuri sunt cele explicate mai jos:

Amplitudinea valului (A)

Este definită ca distanța dintre punctul cel mai îndepărtat de un val și punctul său de echilibru. Deoarece este o lungime, este măsurată în unități de lungime (de obicei, măsurate în metri).

Lungimea de undă (λ)

Este definită ca distanța (măsurată de obicei în metri) parcursă de o perturbare într-un anumit interval de timp.

Această distanță este măsurată, de exemplu, între două crestături succesive (crestăturile sunt punctul cel mai îndepărtat de la poziția de echilibru în vârful valului) sau, de asemenea, între două văi (punctul cel mai îndepărtat de poziția de echilibru pe partea de jos a valului) succesive.

Cu toate acestea, puteți măsura cu adevărat între două puncte succesive ale valului care se află în aceeași fază.

Perioada (T)

Este definit ca timpul (de obicei măsurat în secunde) pe care o vală o ia pentru a călători printr-un ciclu complet sau o oscilație. Ar putea fi de asemenea definit ca timpul necesar unui val pentru a călători la o distanță echivalentă cu lungimea de undă.

Frecvența (f)

Acesta este definit ca numărul de oscilații care apar într-o unitate de timp, de obicei o secundă. În acest fel, când timpul este măsurat în secunde (secunde), frecvența este măsurată în Hertz (Hz). Frecvența se calculează în mod normal din perioada cu ajutorul formulei următoare:

f = 1 / T

Viteza de propagare a undelor (v)

Este viteza cu care se propagă valul (energia valului) de către un mediu. De obicei este măsurată în metri pe secundă (m / s). De exemplu, undele electromagnetice se propagă la viteza luminii.

Viteza de propagare poate fi calculată din lungimea de undă și din perioada sau frecvența.

V = λ / T = λ f

Sau pur și simplu împărțind distanța parcursă de val într-un anumit timp:

v = s / t

Exemple

Undele electromagnetice

Undele electromagnetice sunt cel mai important caz de valuri transversale. O caracteristică particulară a radiației electromagnetice este că, spre deosebire de undele mecanice care necesită un mijloc prin care să se răspândească, nu necesită un mijloc de propagare și pot face acest lucru într-un vid.

Aceasta nu înseamnă că nu există valuri electromagnetice care se deplasează printr-un mediu mecanic (fizic). Unele valuri transversale sunt valuri mecanice, deoarece necesită un mediu fizic pentru propagarea lor. Aceste unde transversale mecanice se numesc valuri T sau valuri de forfecare.

Mai mult, așa cum s-a menționat deja mai sus, undele electromagnetice se propagă la viteza luminii, care în cazul vidului este de ordinul a 3, 10 8 m / s.

Un exemplu de undă electromagnetică este lumina vizibilă, care este o radiație electromagnetică a cărei lungime de undă este cuprinsă între 400 și 700 nm.

Undele transversale în apă

Un val transversal foarte tipic și foarte grafic este cazul când o piatră (sau orice alt obiect) este aruncată în apă. Când se întâmplă acest lucru, se produc undele circulare care se propagă de la locul unde pietrele au afectat apa (sau focalizarea undelor).

Observarea acestor valuri permite să apreciem modul în care direcția vibrației care are loc în apă este perpendiculară pe direcția deplasării undelor.

Acest lucru este cel mai bine observat dacă o baliză este situată în apropierea punctului de impact. Baliza urcă și coboară vertical pe măsură ce sosesc fronturile valurilor, care se mișcă orizontal.

Mai complicată este mișcarea valurilor din ocean. Mișcarea sa implică nu numai studiul undelor transversale, ci și circulația curenților de apă când trec valurile. Prin urmare, mișcarea reală a apei în mări și oceane nu poate fi redusă doar la o mișcare armonică simplă.

Rotiți-vă pe o frânghie

Așa cum am spus deja mai sus, un alt caz comun cu valuri transversale este deplasarea unei vibrații de către un șir.

Pentru aceste valuri, viteza cu care se propagă valul prin șirul întins este determinată de tensiunea șirului și de masa pe unitatea de lungime a șirului. Astfel, viteza valului se calculează din următoarea expresie:

V = (T / m / l) 1/2

În această ecuație T este tensiunea șirului, m masa lui și L lungimea șirului.