Diferența dintre valurile staționare și cele progresive

Diferența principală - valuri staționare vs. progresive

Oscilația particulelor într-un val conține o anumită energie. În funcție de ceea ce se întâmplă cu energia într-un val, putem clasifica undele în valuri staționare (valuri în picioare) și valuri progresive (valuri de călătorie). principala diferență între undele staționare și progresive este asta undele progresive transferă energia de la un loc la altul întrucât undele staționare nu transferă energia de la un loc la altul.

Care sunt valurile progresive (valuri de călătorie)

Undele progresive transferă energia dintr-un loc în altul, fără a transfera problema. În undă mecanică progresivă, o moleculă oscilantă transferă o parte din energia ei către molecula următoare și apoi acea moleculă începe să oscileze și ea. Această moleculă transferă acum energia către molecula următoare ... și așa mai departe energia este transferată de-a lungul valului. În cazul undelor electromagnetice, schimbările în câmpurile electrice și magnetice poartă energia undelor.

lumina provenind din Soare este un exemplu a unui val progresiv. Oscilațiile din câmpurile electrice și magnetice aduc energie de la Soare la Pământ. Într-un val progresiv, două puncte vecine nu sunt niciodată în fază una cu cealaltă. Să presupunem că un punct A de-a lungul valului se află într-o fază specifică. Dacă A are un punct învecinat B și dacă undele sunt propagate în direcția de la A la B, atunci punctul B dobândește faza A un moment după A. În timp ce se întâmplă acest lucru, A își schimbă, de asemenea, faza, astfel încât A și B nu vor fi niciodată în fază unul cu celălalt. În consecință, dacă A dobândește "amplitudinea" (adică deplasarea maximă din echilibru) la un moment dat, B dobândește este amplitudine un moment mai târziu, dar în acest moment A nu mai este la valoarea amplitudinii.

Ce valuri staționare (valuri permanente)

Valurile staționare nu transferă energia de la un loc la altul. În schimb, își "stochează" energia într-un singur loc. Vasele staționare sunt formate atunci când două valuri progresive cu aceeași frecvență și amplitudini similare, care călătoresc în direcții opuse, interferează una cu cealaltă. Dacă te uiți la un val în picioare, ar părea că este făcut din "bucle". Se numesc "mijlocul" acestor bucle ventrele iar "marginile" acestor bucle sunt numite noduri, așa cum se arată mai jos:

Valuri staționare: noduri și antinode

Nodurile se formează în locurile unde intervin două valuri progresive antifază. Antinozele se formează în locurile în care intervin două valuri progresive în fază. Rețineți că acest tip de model stabil se formează numai la frecvențe specifice, numite frecvențe armonice. La alte frecvențe, relația de fază dintre cele două valuri progresive în orice moment nu este constantă și deci nu veți putea vedea un model clar și stabil. Următorul videoclip oferă o mare demonstrație, care arată cum se formează un val stator pe o frânghie vibrată.

În valurile staționare, fiecare punct "într-o buclă" (adică între două noduri succesive) este în fază. Aceasta înseamnă că toate oscilațiile ajung simultan la amplitudine. Cu toate acestea, nici două puncte învecinate de-a lungul unui val staționar nu au aceeași amplitudine. Un punct la un antinod are amplitudinea maximă, în timp ce un punct la un nod are o amplitudine de 0. Punctele din două "bucle vecine" într-un val staționar sunt în antifază unele cu altele. Distanța dintre două noduri succesive (sau două antinode succesive) într-un val staționar este egală cu jumătate din lungimea de undă.

Valuri produse de corzi de chitară sunt valuri staționare. Când scoateți un șir, creați un val progresiv care călătorește de-a lungul șirului și se reflectă la sfârșitul șirului. Valul original interferează cu undă reflectată și formează un val staționar. Flute și alte instrumente de suflat produc, de asemenea, valuri staționare. Aceste valuri staționare sunt produse de oscilația moleculelor de aer în coloanele de aer din acele instrumente.

Diferența dintre valurile staționare și cele progresive

Transferul de energie

Valuri progresive transfera energie de la un loc la altul, fără a transfera problema.

Valuri staționare nu transferați energia de la un loc la altul.

Relația de fază între punctele vecine

În valuri progresive, două puncte vecine nu se află în aceeași fază.

În undele staționare, toate punctele dintre două noduri succesive se află în aceeași fază.

Amplitudine

În valuri progresive, fiecare punct atinge aceeași amplitudine.

În undele staționare, diferite puncte ating diferite amplitudini.

Image Courtesy

"Stand Wave cu nod și antinode arătat ..." de Vegar Ottesen (Muncă proprie) [CC BY-SA 3.0], prin Wikimedia Commons