ANO ANG LAMBAK SA PISIKA? (KASAMA ANG MGA HALIMBAWA) - PISIKAL - 2025

Ang lambak sa pisika ay isang pangalan na inilalapat sa pag-aaral ng mga phenomena ng alon, upang ipahiwatig ang minimum o pinakamababang halaga ng isang alon. Kaya, ang isang lambak ay itinuturing bilang isang pagkakaugnay o pagkalumbay.

Sa kaso ng pabilog na alon na bumubuo sa ibabaw ng tubig kapag ang isang pagbagsak o isang bato ay bumagsak, ang mga lungkot ay ang mga lambak ng alon at ang mga umbok ay ang mga tagaytay.

Larawan 1. Ang mga gulong at tagaytay sa isang pabilog na alon. Pinagmulan: pixabay

Ang isa pang halimbawa ay ang alon na nabuo sa isang string string, ang isang dulo nito ay ginawa upang mag-oscillate nang patayo, habang ang iba pang mga nananatiling maayos. Sa kasong ito, ang alon na ginawa ng mga propagates na may isang tiyak na bilis, ay may isang sinusoidal na hugis at binubuo rin ng mga lambak at mga tagaytay.

Ang mga halimbawa sa itaas ay tumutukoy sa mga nakahalang alon, dahil ang mga lambak at mga tagaytay ay nagpapatakbo ng transverse o patayo sa direksyon ng pagpapalaganap.

Gayunpaman, ang parehong konsepto ay maaaring mailapat sa mga paayon na alon tulad ng tunog sa hangin, na ang mga oscillation ay nangyayari sa parehong direksyon ng pagpapalaganap. Narito ang mga lambak ng alon ay ang mga lugar kung saan ang density ng hangin ay minimum at ang mga taluktok kung saan ang hangin ay mas manipis o naka-compress.

Parameter ng isang alon

Ang distansya sa pagitan ng dalawang lambak, o ang distansya sa pagitan ng dalawang mga tagaytay, ay tinatawag na haba ng daluyan at sinasagisag ng letrang Greek Greek. Ang isang solong punto sa isang alon ay nagbabago mula sa pagiging sa isang lambak hanggang sa pagiging isang crest habang kumakalat ang oscillation.

Larawan 2. Oscillation ng isang alon. Pinagmulan: mga wikon commons

Ang oras na lumipas mula sa isang lambak-crest-lambak, na nasa isang nakapirming posisyon, ay tinawag na panahon ng pag-oscillation at sa oras na ito ay ipinapahiwatig ng isang kapital t: T.

Sa panahon ng isang panahon T ang alon ay sumulong sa isang haba ng daluyong that, na ang dahilan kung bakit sinasabing ang bilis v kung saan ang pag-unlad ng alon ay:

v = λ / T

Ang paghihiwalay o patayo na distansya sa pagitan ng lambak at ang pag-crest ng isang alon ay dalawang beses ang amplitude ng pag-oscillation, iyon ay, ang distansya mula sa isang lambak hanggang sa gitna ng patayong pag-oscillation ay ang amplitude A ng alon.

Ang mga valley at mga tagaytay sa isang maharmonya na alon

Ang isang alon ay maharmonya kung ang hugis nito ay inilarawan ng mga pag-andar ng sine o kosine na pang-matematika. Sa pangkalahatan, ang isang harmonic wave ay nakasulat bilang:

y (x, t) = Isang kos (k⋅x ± ω⋅t)

Sa equation na ito ang variable y ay kumakatawan sa paglihis o pag-aalis na may paggalang sa posisyon ng balanse (y = 0) sa posisyon x sa oras t.

Ang Parameter A ay ang malawak ng pag-oscillation, isang palaging positibong dami na kumakatawan sa paglihis mula sa lambak ng alon hanggang sa gitna ng oscillation (y = 0). Sa isang maharmonya na alon, ang paglihis y, mula sa lambak hanggang sa crest, ay A / 2.

Wave number

Ang iba pang mga parameter na lumilitaw sa harmonic wave formula, partikular sa argument ng sine function, ay ang bilang ng alon k at angular na dalas ω.

Ang bilang ng alon k ay may kaugnayan sa haba ng haba ng haba ng pamamagitan ng sumusunod na expression:

k = 2π / λ

Ang dalas ng anggulo

Ang dalas ng anggulo ω ay nauugnay sa panahon T ni:

ω = 2π / T

Tandaan na lilitaw ang ± sa argument ng sine function, iyon ay, sa ilang mga kaso ang positibong tanda ay inilapat at sa iba ang negatibong tanda.

Kung ang isang alon ay kumakalat sa positibong direksyon ng x, kung gayon ito ang minus sign (-) na dapat mailapat. Kung hindi man, iyon ay, sa isang alon na kumakalat sa negatibong direksyon, ang positibong senyas (+) ay inilalapat.

Ang bilis ng alon ng Harmonic

Ang bilis ng pagpapalaganap ng isang harmonic wave ay maaaring isulat bilang isang function ng angular frequency at bilang ng alon tulad ng sumusunod:

v = ω / k

Madaling ipakita na ang expression na ito ay ganap na katumbas sa isa na binigay namin nang mas maaga sa mga tuntunin ng haba ng haba at tagal.

Halimbawa ng Valley: ang lubid ng damit

Ang isang bata ay naglalaro ng mga alon gamit ang lubid ng isang linya ng damit, na kung saan siya ay naghubad ng isang dulo at ginagawa itong mag-oscillate na may isang vertical na paggalaw sa rate na 1 oscillation bawat segundo.

Sa prosesong ito, ang bata ay mananatili pa rin sa parehong lugar at gumagalaw lamang ang kanyang braso pataas at pababa at kabaligtaran.

Habang binubuo ng batang lalaki ang mga alon, ang kanyang kuya ay kumuha ng litrato sa kanya gamit ang kanyang mobile. Kapag inihambing mo ang laki ng mga alon sa mga kotse na naka-park sa likuran ng lubid, napansin mo na ang paghihiwalay sa pagitan ng mga lambak at mga tagaytay ay pareho sa taas ng mga bintana ng kotse (44 cm).

Sa larawan maaari rin itong makita na ang paghihiwalay sa pagitan ng dalawang magkakasunod na mga lambak ay pareho sa pagitan ng likuran ng gilid ng likuran ng pintuan at ang harap na gilid ng pintuan sa harap (2.6 m).

Harmonic wave function para sa string

Sa mga datos na ito, iminumungkahi ng nakatatandang kapatid na mahanap ang maharmonya na pag-andar ng alon na ipinapalagay bilang paunang sandali (t = 0) sa sandaling ang kamay ng kanyang maliit na kapatid ay nasa pinakamataas na punto.

Ipagpalagay din na ang x-axis ay nagsisimula (x = 0) sa lugar ng kamay, na may positibong direksyon sa pasulong at dumaan sa gitna ng vertical swing. Sa impormasyong ito maaari mong kalkulahin ang mga parameter ng maharmonya na alon:

Ang amplitude ay kalahati ng taas mula sa isang lambak hanggang sa isang tagaytay, iyon ay:

A = 44cm / 2 = 22cm = 0.22m

Ang numero ng alon ay

k = 2π / (2.6 m) = 2.42 rad / m

Tulad ng pagtaas ng bata at ibinababa ang kanyang kamay sa oras ng isang segundo pagkatapos ang angular frequency ay

ω = 2π / (1 s) = 6.28 rad / s

Sa madaling sabi, ang pormula para sa harmonic wave ay

y (x, t) = 0.22m kos (2.42⋅x - 6.28 ⋅t)

Ang bilis ng pagpapalaganap ng alon ay magiging

v = 6.28 rad / s / 2.42 rad / m = 15.2 m / s

Posisyon ng mga lambak sa lubid

Ang unang libis isang segundo pagkatapos simulan ang paggalaw ng kamay ay nasa malayo d mula sa bata at bibigyan ng sumusunod na kaugnayan:

y (d, 1s) = -0.22m = 0.22m kos (2.42⋅d - 6.28 ⋅1)

Na nangangahulugang iyon

kos (2.42⋅d - 6.28) = -1

Na ibig sabihin

2.42⋅d - 6.28 = -π

2.42⋅d = π

d = 1.3 m (posisyon ng pinakamalapit na lambak sa t = 1s)

Mga Sanggunian

1. Giancoli, D. Physics. Mga Alituntunin na may Aplikasyon. Ika-6 na Edisyon. Prentice Hall. 80-90
2. Resnick, R. (1999). Pisikal. Dami 1. Pangatlong edisyon sa Espanyol. Mexico. Compañía Editorial Continental SA de CV 100-120.
3. Serway, R., Jewett, J. (2008). Physics para sa Science at Engineering. Dami 1. ika-7. Edisyon. Mexico. Mga Editors sa Pag-aaral ng Cengage. 95-100.
4. Mga string, nakatayo na alon at magkakatugma. Nabawi mula sa: newt.phys.unsw.edu.au

Mga Waves at Mekanikal na Simple Harmonic Waves. Nabawi mula sa: physicskey.com.