Отражение

Физика > Отражение

 

Если поперечные волны сталкиваются на одном конце, то отражаются, а если падающая волна сталкивается с отраженной, то создаются помехи.

Задача обучения

  • Разобраться в процессе формирования стоячей волны.

Основные пункты

  • Если поперечная волна фиксируется на конце струны, то отраженная инвертируется от падающей. Если поперечная свободная на конце, то инвертирования не происходит.
  • Если падающая волна встречает отраженную, то формируется стоячая.
  • Точки в стоячей волне, кажущиеся плоскими и неподвижными, именуют узлами. Достигающие максимальной высоты колебаний точки называют пучностями.
  • Каждая точка со стоячей волной колеблется вверх и вниз, а амплитуда основывается на позиции точки.

Термины

  • Амплитуда – максимальное абсолютное значение перемены величины.
  • Стоячая волна – форма волны, где отраженная совпадает с полученной.
  • Поперечная волна – направление возмущения выступает перпендикулярным стороне перемещения.

Обзор

Представьте, что вы держите струну за один конец, второй прикреплен к стабильной поверхности, а струна натянута. Если вы начнете двигать рукой верх и вниз, то сформируется поперечная волна. В ней движение частичек среды выступает перпендикулярным стороне волнового распространения. На нижнем рисунке видно, что среда представляет собою канат. Волна транспортировалась из одного конца в другой, а нить смещалась вверх и вниз.

Диаграмма поперечной волны. Волна перемещается перпендикулярно по отношению к среде

Волновые свойства

  • У поперечных волн наблюдаются пики и впадины. Пик – гребень (верхняя точка), а впадина – углубление (нижняя точка).
  • Амплитуда выступает максимальным смещением частички от позиции баланса.
  • Длина передается буквой λ и вычисляется в метрах (отображает дистанцию между пиками или впадинами).
  • Период (Т) – время, необходимое для прохождения двух пиков или длины волны через фиксированную точку.
  • Частота – количество длин волн, проходящих сквозь указанную точку за секунду (f = 1/T).
  • Поперечные волны могут формироваться при фиксировании в конечной точке или в свободной позиции.

Отражение поперечных волн

Все зависит от того, зафиксирована ли волна на обоих концах. Рассмотрим сначала фиксированный случай. Когда поперечная волна сталкивается с закрепленным концом, то отражается и инвертируется. Это сжимает пики и впадины.

Поперечная волна, зафиксированная в конечной точке. Отраженная волна инвертирована

Если же перед нами свободный конец, то волна отражается, но не инвертируется.

Поперечная волна со свободным концом

Стоячие волны

В итоге, падающая волна встречает отраженную. Они перемещаются друг против друга в противоположных направлениях, и формируют помехи. Если обладают схожей частотой, то создают стоячую волну. При встрече волны наделены нулевой амплитудой. По мере движения, они мешают конструктивно или деструктивно.

При конструктивном контакте волны увеличиваются, а при деструктивном сокращаются. Каждая точка со стоячей волной переживает колебания, где амплитуда зависит от положения точки. Принцип стоячих волн лежит в основе резонанса и функционирования музыкальных инструментов.  Кажущиеся плоскими и неподвижными точки именуют узлами, а те, что достигают максимальной высоты колебания, – пучностями.


Раздел Физика

Введение
Закон Гука
Периодическое движение
Демпфированные и управляемые колебания
Волны
Поведение и взаимодействие волн
Волны на струнах

Космос | Лунный календарь | Знаки Зодиака | Натальная карта | Сонник | Телескопы
V-kosmose.com, 2014-2017 гг. Все права защищены.