Caractéristiques des vagues

Figure 1. Paramètres représentatifs d'une onde sinusoïdale. Source: F. Zapata.

Le Caractéristiques des vagues Ils sont distinctifs du phénomène ondulé: la longueur d'onde, la fréquence, les vallées, les crêtes, la vitesse, l'énergie et les autres que nous expliquerons dans cet article.

Dans les vagues, ce ne sont pas des particules qui voyagent avec la perturbation, mais l'énergie. Lorsqu'une vague se propage dans un milieu matériel, qui peut être de l'eau, de l'air ou d'une corde, entre autres, les particules se déplacent simplement de la position d'équilibre, pour y revenir après un court laps de temps.

Cependant, le mouvement est transmis d'une particule à l'autre, ce qui fait vibrer chacun. De cette façon, la perturbation que nous appelons se propage au milieu ambiance, Comme le fait la vague de fans dans les stades, lorsque les matchs de football sont joués.

L'étude des vagues est très intéressante, car nous vivons dans un monde plein d'eux: la lumière, les vagues de mer, le son de la musique et de la voix sont tous des phénomènes ondulés, bien que de nature différente. La lumière et le son sont particulièrement importantes, car nous en avons continuellement besoin pour communiquer avec le monde extérieur.

Quelles sont les caractéristiques des vagues?

Vibration

C'est la tournée complète qui fait une particule dans son mouvement de balancement. Par exemple, un pendule a un mouvement de swing, car à partir d'un certain point, il décrit un arc, s'arrête lorsqu'il atteint une certaine hauteur et revient à sa position d'origine.

Si ce n'était pas pour la friction, ce mouvement suivrait indéfiniment. Mais à cause de la friction, le mouvement devient de plus en plus lent et l'oscillation la moins large, jusqu'à ce que le pendule s'arrête.

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Lorsqu'une corde tendue horizontale est perturbée, les particules de la corde vibrent dans une direction verticale, c'est-à-dire de haut en bas, tandis que la perturbation se déplace horizontalement le long de la corde.

Centre d'oscillation

Lorsqu'une particule fait son mouvement oscillant, il le fait se déplacer par rapport à un certain point, appelé centre d'origine ou d'oscillation.

Dans l'exemple du pendule, il est en équilibre au point le plus bas, et oscille autour de cela si nous le séparons un peu de cette position. Par conséquent, ce point peut être considéré comme le centre de l'oscillation.

Nous pouvons également imaginer un ressort ou un ressort sur une table horizontale, soumis par une extrémité à un mur, et avec un bloc à l'autre extrémité. Si le système de brosses à ressort ne vous empêche pas, le bloc est en position d'équilibre.

Cependant, lors de la compression ou de l'étirement du ressort un peu, le système commence à osciller autour de cette position d'équilibre.

Élongation

C'est la distance que la particule s'éloigne du centre d'oscillation après un certain temps. Il est mesuré en mètres lorsque le système international est utilisé.

Si un ressort est comprimé ou étiré avec un bloc à une extrémité, il est dit qu'il a connu un allongement de «x» nombre de mètres, de centimètres ou de l'unité utilisée pour mesurer la distance.

Crêtes et vallées

Ce sont, respectivement, les points les plus élevés et les plus bas que la particule atteint par rapport à la position d'équilibre y = 0 (voir figure 1).

Amplitude

Les vagues de la mer, quand elles ont beaucoup d'amplitude comme celle-ci, portent beaucoup d'énergie

C'est la distance maximale que la particule se sépare du centre d'oscillation et est également donnée en mètres. Il est désigné comme POUR ou comment et. Là, la position d'équilibre coïncide avec y = 0 et correspond aux crêtes et aux vallées d'ondes.

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L'amplitude est un paramètre important, car il est lié à l'énergie qui transporte la vague. Plus l'amplitude est grande, plus l'énergie est grande, comme avec les vagues de la mer, par exemple.

Nœud

Les nœuds sont les points auxquels la particule passe à travers le centre d'oscillation ou la position d'équilibre.

Cycle

C'est ce qu'on appelle une oscillation complète, lorsque la particule passe d'une crête à l'autre, ou d'une vallée à la suivante. Ensuite, nous disons qu'il a fait un cycle.

Le pendule exécute une oscillation complète lorsqu'une certaine hauteur de la position d'équilibre est éloignée, passe par le point le plus bas, s'élève à la même hauteur lors d'un voyage et revient à la hauteur initiale en retour du voyage.

Période

Étant donné que les vagues sont répétitives, le mouvement des particules est le journal. La période est le temps nécessaire pour faire une oscillation complète et est généralement refusée avec la lettre t uppercase. Les unités de la période du système international s'ils sont les seconds les seconds.

Fréquence

C'est l'ampleur inverse ou réciproque de la période et est liée à la quantité d'oscillations ou de cycles fabriqués par unité de temps. Il est indiqué par la lettre F.

Comme la quantité d'oscillations n'est pas une unité, pour la fréquence, les secondes sont utilisées^-1 (s^-1), appelé Hertz ou Hertzios et abrégé Hz.

Étant l'inverse de la période, nous pouvons écrire une relation mathématique entre les deux amplitudes:

F = 1 / t

Ou bien:

T = 1 / f

Si par exemple un pendule exécute 30 cycles en 6 secondes, sa fréquence est:

F = (30 cycles) / (6 s) = 5 cycles / s = 5 Hz.

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Longueur d'onde

C'est la distance entre deux points d'une vague qui est à la même hauteur, à condition qu'une oscillation complète ait été effectuée. Il peut être mesuré d'une crête à un autre consécutif, par exemple, mais aussi de Valle à Valle.

La longueur d'onde est indiquée par la lettre grecque λ, qui lit «lambda» et est mesurée en unités de distance telles que les mètres du système international, bien qu'il existe une si grande variété de longueurs d'onde, que les multiples et les sous-titres sont fréquents.

Numéro d'onde

C'est la magnitude inverse de la longueur d'onde, multipliée par le nombre 2π. Par conséquent, en désignant le numéro d'onde par lettre K, nous avons:

K = 2π / λ

Vitesse de propagation

C'est la vitesse à laquelle la perturbation se déplace. Si le milieu dans lequel la vague se propage est homogène et isotrope, c'est-à-dire que ses propriétés sont les mêmes partout, alors cette vitesse est constante et est donnée par:

V = λ / t

Les unités de la vitesse de propagation sont les mêmes que celles de toute autre vitesse. Dans le système international correspond à m / s.

Comme la période est l'inverse de la fréquence, elle peut également être exprimée:

v = λ . F

Et comme la vitesse est constante, le produit λ.f également, de sorte que si par exemple la longueur d'onde est modifiée, la fréquence change de sorte que le produit reste le même.

Les références

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