Свет здесь можно показать как поперечную волну?

Нет: здесь только механические волны в среде. Свет — электромагнитная поперечная волна и в среде не нуждается; «частицы» на экране — точки среды, а не поля E и B.

Почему частицы возвращаются на место? Разве волна не увлекает их вперёд?

Частицы колеблются около равновесия. Волна несёт энергию, а не вещество. Как «волна» на стадионе: люди встают и садятся, но по трибуне не бегут.

Какая реальная волна сразу и поперечная, и продольная?

Поверхностная волна на воде: частицы идут по эллипсу, есть и поперечная, и продольная составляющие. Здесь для ясности два чистых типа разделены.

Меняют ли частота и длина волны скорость в этой модели?

Для данной среды скорость постоянна и задана свойствами среды. Частота и длина волны связаны: v = fλ. Дисперсии (зависимости v от f) здесь нет.

Поперечные и продольные волны

Одна и та же бегущая синусоида: поперечные колебания перпендикулярно распространению и продольные — вдоль него, со сжатиями и разрежениями.

О модели

Поперечная и продольная волны отличаются направлением колебаний частиц относительно распространения. В поперечной волне (струна) смещение перпендикулярно ходу: y(x,t) = A sin(kx − ωt). В продольной (звук в воздухе) частицы колеблются вдоль направления волны и образуют сжатия и разрежения. На двух панелях одна и та же синусоида: сверху — поперечное движение, снизу — продольное со «пружинками» между точками. Скорость связана с частотой и длиной волны: v = fλ. Упрощения: дискретные точки, нет затухания, дисперсии и трёхмерного поля. Энергия уходит вперёд, вещество среды в среднем остаётся на месте.

Для кого: Старшие классы и начало вуза: механические волны, типы колебаний, v = fλ.

Ключевые понятия

поперечная волна
продольная волна
амплитуда
длина волны
частота
сжатие
разрежение

Как это работает

На двух панелях одна и та же синусоидальная бегущая волна. Сверху частицы колеблются вверх-вниз около фиксированной координаты x (поперечная). Снизу смещение вдоль распространения сжимает и растягивает промежутки между частицами (продольная). Частота, длина волны и амплитуда общие; фазовая скорость v = fλ.

Основные формулы

Поперечная: y(x,t) = A sin(kx − ωt), k = 2π/λ

Продольная: u(x,t) = A sin(kx − ωt), x′ = x + u

Часто задаваемые вопросы

Свет здесь можно показать как поперечную волну?: Нет: здесь только механические волны в среде. Свет — электромагнитная поперечная волна и в среде не нуждается; «частицы» на экране — точки среды, а не поля E и B.
Почему частицы возвращаются на место? Разве волна не увлекает их вперёд?: Частицы колеблются около равновесия. Волна несёт энергию, а не вещество. Как «волна» на стадионе: люди встают и садятся, но по трибуне не бегут.
Какая реальная волна сразу и поперечная, и продольная?: Поверхностная волна на воде: частицы идут по эллипсу, есть и поперечная, и продольная составляющие. Здесь для ясности два чистых типа разделены.
Меняют ли частота и длина волны скорость в этой модели?: Для данной среды скорость постоянна и задана свойствами среды. Частота и длина волны связаны: v = fλ. Дисперсии (зависимости v от f) здесь нет.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 37 в «Волны и звук».

Вся категория →

НовоеШкольные