Połączenia amplituda fali jest właściwością krytyczną. Jeśli więc chcesz wiedzieć: „Czy zmienia się amplituda fali?” Kiedy, dlaczego i jak te rzeczy się wydarzą? Więc idź dalej i czytaj.
Energia przenoszona przez falę elektromagnetyczną, akustyczną lub jakąkolwiek inną falę jest wprost proporcjonalna do kwadratu amplitudy tej fali. Tak więc za każdym razem, gdy następuje zmiana energii fali, jej efekt wpływa na amplitudę fali.
Zanim zagłębimy się w nasze pytania, czy zmienia się amplituda fali, jak, kiedy i dlaczego? Najpierw zdobądźmy krótką informację o fali i jej amplitudzie.
Fala: W fizyce fala jest uważana za zjawisko transportu energii, które przenosi energię wraz z ośrodkiem bez przenoszenia materii. W rezultacie myślimy o tym jako o średnim zaburzeniu, które transportuje energię, ale nie masę. Istnieją przede wszystkim dwa rodzaje fal, które wymieniono poniżej:
- 1. Wzdłużne: Dźwięk fale
- 2. Poprzeczny: fale elektromagnetyczne lub fale świetlne
Amplituda: Całkowita odległość między pozycją spoczynkową fali a maksymalnym przemieszczeniem, jakie może objąć fala, nazywana jest jej amplitudą.
Długość fali: Rozmiar lub długość pojedynczej fali jest znana jako jej długość fali. Oblicza się ją jako odległość lub przerwę między dwoma kolejnymi pikami.
Częstotliwość: Częstotliwość fali mówi nam, ile fal przechodzi przez określone miejsce w określonym czasie.
Jeśli rozważasz fale dźwiękowe, ich amplituda określa, jak głośny jest dźwięk. Wyższa amplituda fali dźwiękowej oznacza, że jej głośność jest wyższa, a mniejsza amplituda oznacza niższą głośność.
Kiedy badamy falę świetlną, amplituda fali to nic innego jak jasność lub intensywność fali w porównaniu z innymi falami świetlnymi o tej samej długości fali. Światło o większej amplitudzie ma większą intensywność lub jasność, podczas gdy światło o mniejszej amplitudzie ma mniejszą intensywność lub jasność.
Teraz pytanie brzmi, czy zmienia się amplituda fali? Zobaczmy, jak się sprawy potoczą.
Czy zmienia się amplituda fali?
⇒ Kluczową cechą jest amplituda fali.
Amplituda fali nie jest charakterystyką stałą. W rezultacie może ulec zmianie ze względu na czynniki sytuacyjne.
Kiedy zmienia się amplituda fali?
⇒ Wiemy, że energia fali jest zawsze zachowana, co oznacza, że nie można jej zniszczyć ani wygenerować.
Każda częstotliwość i amplituda fali są niezależnymi właściwościami. Jednak zmiana częstotliwości prowadzi do zmiany energii. Tak więc amplituda każdej fali, zarówno podłużnej, jak i poprzecznej, zmienia się wraz z energią, aby zachować całkowitą energię.
Dlaczego zmienia się amplituda fali?
⇒ Amplituda fali może się zmieniać wraz ze zmianą energii fali.
Energia fali i amplituda fali są ze sobą ściśle powiązane. Zależność między energią fali a amplitudą fali podano poniżej:
mi ∝ A2
Gdzie litera E oznacza energię fali, a litera A oznacza amplitudę fali.
Widzimy, że energia fali jest wprost proporcjonalna do kwadratu amplitudy fali. Tak więc, jeśli nastąpi niewielka zmiana energii, skutkuje to kwadratową zmianą amplitudy.
Z energii i amplitudy zależności falowych możemy wywnioskować, że jeśli energia fali jest duża, to jej amplituda będzie wysoka. Amplituda fali niskoenergetycznej będzie podobna do fali niskoenergetycznej. Oba scenariusze przedstawiono na poniższym schemacie.
Można więc powiedzieć, że każda zmiana energii fali prowadzi do zmiany amplitudy fali.
Jak zmienia się amplituda fali?
⇒ Najbardziej prawdopodobną przyczyną zmiany amplitudy jest zmiana energii, ale może to być również zmiana prędkości fali. Energia fali może wzrosnąć lub opaść.
Jeśli masz sterownik fal, możesz go użyć do zwiększenia energii, a tym samym amplitudy. Jednak, gdy fala przechodzi przez ośrodek, część energii jest rozrzedzana, co powoduje zmniejszenie amplitudy. Czasami to nie energia, ale zmiana prędkości fali powoduje również zmianę amplitudy fali, jak widać na falach oceanicznych.
Spójrzmy na kilka przykładów z życia, aby zobaczyć, o czym mówimy.
Omówiliśmy już szczegółowo, że amplituda fali zależy od energii niesionej przez tę falę. Teraz wiemy, że każde medium ma tarcie. Nie ma czegoś takiego jak medium bez tarcia lub medium idealne. W rezultacie fala przemieszczająca się przez ośrodek doświadcza tarcia. Energia fali rozrzedzi się w miarę rozprzestrzeniania się w ośrodku, pokonując tarcie ośrodka. Utrata energii spowoduje tłumienie lub zmniejszenie amplitudy tej fali.
Teraz można również zwiększyć ilość energii za pomocą sterownika fali. Tutaj „sterownik fal” oznacza po prostu konsekwentną pracę wykonaną na tej fali. Rozważmy przypadek sprężyny śrubowej, która początkowo jest w spoczynku. Gdy rozciągasz go w kierunku poziomym, wytwarzana jest fala poprzeczna lub impuls. Innymi słowy, gdy przyłożysz siłę do sprężyny, będzie ona odchylać się od swojej pozycji spoczynkowej proporcjonalnie do przyłożonej siły.
Aby osiągnąć wyższą amplitudę lub maksymalne przemieszczenie, należy zastosować więcej energii lub wykonać więcej pracy. Wreszcie energia, którą impuls lub fala poprzeczna przenosi przez ośrodek, jest związana z jego amplitudą. Na długość fali, częstotliwość i prędkość poprzecznego impulsu lub fali nie ma wpływu wkładanie w nią dużej ilości energii. Ilość energii przyłożonej do impulsu lub fali zmieni tylko amplitudę tego impulsu lub fali.
Fala oceaniczna:
Zmiana amplitudy fal oceanicznych jest spowodowana spowolnieniem prędkości fal. Spowolnienie fali umożliwia przekształcenie energii w fale o większej amplitudzie, ponieważ częstotliwość i poziom energii niesionej przez falę nie mogą się zmienić. Obserwując fale oceanu zbliżające się do płytszej wody, efekt ten jest bardzo zauważalny. Gdy prędkość propagacji spada, grzbiety fal stają się stłoczone. Wysokości fal lub amplituda wzrastają w wyniku stłoczenia, aż do załamania fali.
Najczęściej zadawane pytania (FAQ):
Q: Czy amplituda zmienia się w czasie?
Odp.: W idealnym przypadku amplituda fali nie powinna zmieniać się w czasie. Jednak w miarę jak żyjemy w prawdziwym świecie, wszystko się zmienia.
W rzeczywistym świecie nie ma czegoś takiego jak system bez tarcia. W rezultacie, gdy fala traci energię, amplituda fali maleje w czasie. Kiedy uczymy się prostego ruch harmoniczny, widzimy, że amplituda fali prostej harmonicznej maleje wykładniczo w czasie.
Poniższy wykres przedstawia tłumienie fali w czasie:
P.: Czy amplituda fali zmienia się, gdy fala zmienia ośrodek propagacji?
Odp.: Kiedy fala rozchodzi się z jednego ośrodka do drugiego, część fali przechodzi przez ośrodek, a pozostała część odbija się z powrotem.
Część fali, która przechodzi przez ośrodek, oznacza część energii fali, która została utracona w ośrodku. Fale odbite są uważane za pozostałą energię. Ponieważ zmiana mediów powoduje spadek energii, to bezpośrednio prowadzi nas do zmiany (dokładniej redukcji) amplitudy.
P.: Co się dzieje, gdy amplituda fali jest podwojona?
Odp.: Amplituda fali ma bezpośredni związek z energią, która jest podana poniżej:
mi ∝ A2
Gdy amplituda fali jest podwojona, energia fali wzrasta czterokrotnie. W rezultacie podwojenie amplitudy fali oznacza czterokrotne zwiększenie energii przenoszonej przez falę.
Podobnie, jeśli amplituda fali jest potrojona, oznacza to dziewięciokrotny wzrost podaży energii dostarczanej przez falę.
Kliknij tutaj wiedzieć, jak znaleźć amplitudę fali.
Mamy nadzieję, że udzieliliśmy Ci odpowiednich odpowiedzi na Twoje pytania. Czy zmienia się amplituda fali? Kiedy zmienia się amplituda fali? Dlaczego zmienia się amplituda fali? Jak zmienia się amplituda fali? Zapraszamy do odwiedzenia naszej strony internetowej, aby przeczytać więcej artykułów związanych z nauką.
Przeczytaj także:
- Jak obliczyć energię fal sejsmicznych
- Jaka jest długość fali fotonu
- Jak znaleźć energię na podstawie długości fali
- Przykład fali poprzecznej
- Czy amplituda fali maleje?
- Jak działa odpowietrznik kuchenki mikrofalowej
- Przykłady fal elektromagnetycznych
- Jak znaleźć energię fali elektromagnetycznej
- Czy fale poprzeczne są mechaniczne
- Teleskop w badaniach fal grawitacyjnych
Nazywam się Alpa Rajai. Ukończyłem studia magisterskie ze specjalizacji z fizyki. Jestem bardzo entuzjastycznie nastawiony do pisania o moim podejściu do nauki zaawansowanej. Zapewniam, że moje słowa i metody pomogą czytelnikom zrozumieć ich wątpliwości i rozjaśnić to, czego szukają. Oprócz fizyki jestem wyszkolonym tancerzem Kathak i czasami piszę swoje uczucia w formie poezji. Stale aktualizuję swoją wiedzę z fizyki i wszystko, co rozumiem, upraszczam i przekazuję prosto na temat, tak aby było jasne dla czytelników.