Vågor finns överallt. Vi hör och ser dem överallt och de finns i alla möjliga olika sorters material. När du släpper en sten i en vattenpöl kan de ringar som skapas på vattenytan egentligen även beskrivas som vågor.
När vi går till stranden är de stora, kraschande vågorna inget annat än en större version av det vanligtvis mikroskopiska och fysiska fenomen som kallas för mekaniska vågor. När vinden susar genom träd eller över åkrar kan du också se vågor...
I den här artikeln kommer vi att titta närmare på vågornas natur, enligt fysikämnets definition. Vi kommer även att titta närmare på några av vågornas egenskaperna och viktiga termer vad berör dem, så som amplitud, vågutbredning, frekvens och våglängd.
Allt för att upptäcka vad en våg verkligen betyder för en fysiker. Vi kommer dessutom att titta närmare på några av de viktigaste platser där vi hittar olika typer av vågor - allt från gravitationsvågor och elektromagnetiska vågor, till ljudvågor och vattenvågor.
Eftersom detta fenomen är en så pass viktig del av vår värld så är det viktigt att känna till var de finns och hur de fungerar. Så snart du vet hur en våg definieras och hur man hittar dem så kommer du att se dem överallt.
Så låt oss börja titta på vad en våg faktiskt är! Du kan även lära dig mer om grunderna vad gäller vågor i vår andra artikel om ämnet.
Vad definierar en våg?
Du har förmodligen sett ett diagram över en våg tidigare, antingen i nyheterna eller i dina skolböcker. De dyker upp lite då och då.
Det man brukar se är en fluktuerande linje som rör sig över och under en central punkt och med regelbundna intervaller. Avstånden mellan de högsta punkterna på den fluktuerande linjen är regelbundna, medan höjden och djupet på dalarna också följer en regelbunden rörelse.
Utan denna regelbundenhet skulle man helt enkelt inte ha någon våg. En våg är en störning eller variation som åtföljs av en viss energiöverföring. Det är just den här definitionen av en våg som du behöver komma ihåg.
I en idealisk värld skulle en normal våglinje vara platt, det vill säga, utan toppar och dalar. Men de toppar och dalar man ser är just energiöverföringen och störningen.
Energi överförs alltid eftersom energi är i ständig rörelse. På grund utav detta enkla faktum så finns det alltid vågor runt omkring oss och de finns ofta i mycket mer komplexa variationer än vad något diagram kan visa.
Mekaniska vågor och elektromagnetiska vågor
Innan vi går vidare till att ta itu med olika vågors former och rörelser är det viktigt att känna igen att det finns två huvudtyper av vågor. Du har kanske hört talas om elektromagnetiska vågor?
Ljusvågor tillhör exempelvis denna kategori, och de fungerar på ett något annorlunda sätt än mekaniska vågor. Det är just därför det är viktigt att vara medveten om att det finns olika typer av vågor och att de även har olika egenskaper.
Mekaniska vågor
Mekaniska vågor är de vågor som vi ofta har runt omkring oss. Det är havsvågorna och vattnets ringar, det är ljudvågorna vi hör från bilar, människor och vinden. Det är även de seismiska vågorna som förstör byggnader och förflyttar jorden vid jordbävningar.
De mekaniska vågorna behöver ett medium att färdas genom - det vill säga någon form av materia. Föreställ dig en jordbävning. När en jordbävning sker orsakar en inledande kraft störningar genom jordens materia.
Denna kraft kan sedan färdas otroligt långt - så långt att skador kan uppstå hundratals kilometer från skalvets epicentrum. Detta eftersom vågorna kan färdas genom hela jordens materia och transportera kinetisk energi över enorma avstånd.
Utan jordens substans - eller om de seismiska vågorna av någon anledning skulle stöta på ett vakuum - skulle jordbävningen omöjligen kunna spridas. Vågorna är helt enkelt beroende av materia.
Elektromagnetiska vågor
Medan mekaniska vågor behöver ett medium att störa för att kunna överföra energi så klarar sig elektromagnetiska vågor utan det. Dessa vågor, som exempelvis ljusvågor, kan sprida sig genom vakuum. Detta faktum gör dessvärre hela saken i sig något svårare att förstå sig på...
Tänk att ljusvågor kan stoppas av en vanlig vägg, men inte av vakuum. Du har förmodligen hört talas om det berömda vetenskapliga problemet som säger att ljus är både en våg och en partikel (du har kanske hört talas om Schrödingers katt?).
Det innebär, i korta drag, att ljuset beter sig både som en partikel och som en våg, beroende på hur man försöker att observera det. Det är just detta som gör ljusvågor så komplexa.
Elektromagnetiska vågor (bland annat, ljusvågor och radiovågor) uppstår genom samverkan mellan ett magnetfält och ett elektriskt fält. Förändringar i det ena fältet ger upphov till förändringar i det andra, samtidigt som det producerar elektromagnetiska vågor.
Ta kontakt med fysik läxhjälp så får du individuellt stöd i dina hemläxor.
Vågor och energiöverföring
Efter att ha klargjort detta kan vi nu fastställa den viktigaste och den mest användbara delen av vågornas natur och struktur. Det faktum att de överför energi.
I vågor är det energi som överförs. Även om de partiklar eller den materia som vågorna passerar genom kortvarigt rör sig så är nettorörelsen av materialet noll. Artiklarna återgår till sin ursprungliga position efter att vågen eller vågorna har passerat genom dem.
Kom ihåg att det är energi - inte materia - som överförs av vågor. Ta reda på mer om reflektion och refraktion här.
Vad finns det för olika typer av vågor?
Vid sidan av dessa två grundläggande typer av vågor finns det ett par andra begrepp som används för att beskriva vågornas rörelser. Dessa begrepp beskriver hur partiklar förflyttas av vågen och de olika material som vågen sprider sig genom.
Longitudinella vågor
Vågor beskrivs som "longitudinella" när de har partiklar som rör sig parallellt i förhållande energirörelsen i vågen. I stället för de toppar och dalar som vi ser i det klassiska vågdiagrammet så har longitudinella vågor inte samma typ av upp- och nedåtgående rörelser.
Detta uttrycks dock på ett annat sätt i vetenskapliga termer. Vågorna uppvisar inte någon så kallas polarisering, det vill säga, de har inga toppar och dalar. Deras rörelser (svängningar) följer istället energins färdriktning.
Ljudvågor är ett av flera exempel på denna typ av vågor och de kan röra sig genom fasta ämnen, vätskor och gaser.
Transversella vågor
En transversell våg är den typ av våg man brukar se i olika vågdiagram. Partiklarnas rörelse sker i en rät vinkel och vågorna är helt enkelt vinkelräta i förhållande till energins rörelse.
En transversell våg uppvisar den polarisering som en longitudinell våg saknar: de har ett tydligt rörelsemönster mellan toppar och dalar. Polariseringen ifråga mäts för övrigt i amplitud; ett koncept som beskriver avståndet mellan topparna och vågens centrum.
Transversella vågor är de lättaste vågorna att studera eftersom man lätt kan se polariseringen och våglängden - samt avståndet till nästa svängning.
Tänk dig ett rep som du rör uppåt snabbt och sedan sänker snabbt. Du kommer att se en våg med en tydlig topp röra sig längs repets längd. Det är en transversell våg.
Ytvågor
I ytvågor rör sig partiklarna i en cirkulär rörelse och sprider sig utifrån den ursprungliga störningen. Ytvågor är egentligen en kombination av transversella och longitudinella vågor som utspelar sig längs gränssnittet mellan olika medier.
Du känner säkerligen till dessa typer av vågor: släpp bara en sten ner i en vattenpöl. Varje ring som du ser på vattnets yta är en så kallad ytvåg. Deras cirkulära rörelse är en kombination av transversella och longitudinella vågor.
Vilka är vågornas olika delar?
Låt oss sammanfatta det viktigaste bland det som vi hittills diskuterat, både vad gäller ljus- och ljudvågornas egenskaper. Om du läser den här artikeln för att lyckas bättre få ditt nästa fysikprov eller liknande så är det viktigt att du har god koll på dessa termer.
Detta är de viktigaste delarna av en våg:
- Viloläge: Detta är partiklarnas viloläge - varken energi eller vågor passerar genom dem i detta läge, utan de är helt ostörda. På ett vågdiagram är detta den linje som dras genom vågens centrum.
- Förskjutning: Detta är det avstånd som en partikel förflyttar sig från sitt viloläge till följd av störningen.
- Amplitud: Mätningen av förskjutningen. Detta är den maximala störningen av en viss punkt, i mediet. Amplituden är avståndet mellan viloläget och den högsta toppen eller lägsta dalen.
- Toppar och dalar: Punkterna för den högsta störningen (eller den maximala förskjutningen), både över och under viloläget.
- Oscillation: Upprepningen av en våg, det vill säga, utrymmet från topp till topp.
- Våglängd: Den sträcka som faktiskt täcks av en svängning - vanligtvis mätt från topp till dal.
- Frekvens eller våghastighet: Antalet gånger en våg rör sig upp och ner under en sekund.
Tycker du om artikeln? Visa det gärna!
Loading...
