16: mawimbi

Last updated
Save as PDF

Page ID: 176401

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Katika sura hii, tutajifunza fizikia ya mwendo wa wimbi. Tunazingatia mawimbi ya mitambo, ambayo ni misukosuko ambayo huenda kupitia kati kama hewa au maji. Kama mwendo rahisi wa harmonic uliojifunza katika sura iliyotangulia, nishati iliyohamishwa kwa njia ya kati ni sawa na mraba wa amplitude. Dhana zilizowasilishwa katika sura hii zitakuwa msingi wa mada mengi ya kuvutia, kutoka kwa uhamisho wa habari kwa dhana za mechanics ya quantum.

16.1: Prelude kwa Wave
Mawimbi ya maji ya uso katika bahari ni mawimbi ya transverse ambayo nishati ya wimbi husafiri kwa usawa wakati maji yanapungua juu na chini kutokana na nguvu fulani ya kurejesha. Buoy inaweza kutumika kubadili nguvu ya kutisha ya mawimbi ya bahari kuwa umeme. Mwendo wa juu na chini wa boy yanayotokana kama mawimbi ya kupita inabadilishwa kuwa mwendo wa mzunguko ambao hugeuka rotor katika jenereta ya umeme.
16.2: Mawimbi ya kusafiri
Wimbi ni usumbufu kwamba hatua kutoka hatua ya asili na kasi wimbi v. mawimbi ya mitambo ni misukosuko kwamba hoja kwa njia ya kati na ni serikali na sheria Newton ya. Mawimbi ya umeme ni machafuko katika mashamba ya umeme na magnetic, na hauhitaji kati. Wimbi la transverse lina usumbufu perpendicular kwa mwelekeo wa wimbi la uenezi, wakati wimbi longitudinal lina usumbufu sambamba na mwelekeo wake wa uenezi.
16.3: Hisabati ya Mawimbi
Wimbi ni oscillation ambayo husafiri kwa njia ya kati, ikifuatana na uhamisho wa nishati. Nishati huhamisha kutoka hatua moja hadi nyingine kwa uongozi wa mwendo wa wimbi. Vipande vya kati hupanda juu na chini, nyuma na nje, au wote wawili, karibu na nafasi ya usawa. Kutokana na kazi ya wimbi ambalo ni snapshot ya wimbi, na ni kazi tu ya msimamo x, mwendo wa pigo au wimbi linalohamia kwa kasi ya mara kwa mara linaweza kuonyeshwa kwa kuchukua nafasi ya x na x vt.
16.4: Kasi ya Wimbi kwenye Kamba iliyopigwa
Kasi ya wimbi kwenye kamba inategemea wiani wa mstari wa kamba na mvutano katika kamba. Uzito wa mstari ni wingi kwa urefu wa kitengo cha kamba. Kwa ujumla, kasi ya wimbi inategemea mizizi ya mraba ya uwiano wa mali ya elastic kwa mali ya inertial ya kati. Kasi ya sauti kupitia hewa kwenye T = 20 °C ni takriban v_s = 343.00 m/s.
16.5: Nishati na Nguvu ya Wave
Nishati na nguvu ya wimbi ni sawa na mraba wa amplitude ya wimbi na mraba wa mzunguko wa angular wa wimbi. Upeo hufafanuliwa kama nguvu iliyogawanywa na eneo hilo. Kama wimbi linatoka kwenye chanzo, nishati huhifadhiwa, lakini kiwango hupungua kama eneo linavyoongezeka.
16.6: Kuingiliwa kwa Mawimbi
Superposition ni mchanganyiko wa mawimbi mawili katika eneo moja. Kuingiliwa kwa kujenga hutokea kutokana na upeo wa mawimbi mawili yanayofanana yaliyo katika awamu. Kuingiliwa kwa uharibifu hutokea kutokana na superposition ya mawimbi mawili yanayofanana ambayo ni 180° nje ya awamu. Wimbi ambalo linatokana na superposition ya mawimbi mawili ya sine ambayo hutofautiana tu na mabadiliko ya awamu ni wimbi na amplitude ambayo inategemea thamani ya tofauti ya awamu.
16.7: Mawimbi ya Kusimama na Resonance
Wimbi lililosimama ni superposition ya mawimbi mawili ambayo hutoa wimbi linalotofautiana katika amplitude lakini halienezi. Nodes ni pointi ya hakuna mwendo katika mawimbi amesimama. Antinode ni eneo la amplitude ya juu ya wimbi lililosimama. Njia za kawaida za wimbi kwenye kamba ni mwelekeo wa wimbi la kusimama. Mzunguko wa chini kabisa ambao utazalisha wimbi lililosimama linajulikana kama mzunguko wa msingi. Mifumo ya juu ambayo huzalisha mawimbi yaliyosimama huitwa overtones.
16E: Mawimbi (Mazoezi)
16.S: Mawimbi (Muhtasari)

Thumbnail: Surfer katika Mavericks, moja ya Waziri kubwa wimbi maeneo duniani kutumia. (Surfer: Andrew Davis). (CC SA-BY 2.0; Shalom Jacobovitz).