10 лучших примеров поперечных волн в реальной жизни

По | 27.09.2020

Волны можно описать как распространяющиеся динамические возмущения одной или нескольких величин. Научное изучение волн восходит к 17 веку, хотя его концепция существовала гораздо дольше.

Есть много форм и форм волн, которые можно проанализировать, углубившись в эту тему. Хотя большинство из них имеют одинаковое поведение, некоторые волны можно отличить от других по их свойствам.

Один из способов охарактеризовать их — это то, как они движутся в определенной среде, что позволяет выделить две важные категории: поперечные и продольные волны. В этой статье мы сосредоточимся на первом.

Что такое поперечная волна?

Когда вы представляете себе волну, вы, вероятно, представляете себе волнистую линию с пиками и впадинами. Именно так выглядит поперечная волна. Это движущаяся волна, которая колеблется перпендикулярно направлению своего распространения.

Поперечные волны могут быть электромагнитными или механическими по своей природе. Электромагнитные волны, такие как свет или радиоволны, не нуждаются в среде для перемещения. Напротив, механические волны — это возмущения, которые проходят через среду. Хотя механические волны могут быть продольными или поперечными, электромагнитные волны всегда поперечны.

Поперечные волны обычно возникают в упругих твердых телах, где твердые частицы смещаются от своего начального положения, совершая колебания в направлениях, перпендикулярных распространению волны.

Простую демонстрацию этой волны можно создать, быстро переместив веревку вверх и вниз. Когда веревка движется вверх и вниз, она образует пики и впадины. Расстояние между двумя соседними пиками или впадинами — это длина волны поперечной волны.

Частицы в веревке не переносятся по волне: они просто движутся вверх и вниз, поскольку энергия передается слева направо через среду (веревку).

Чтобы лучше объяснить это явление, мы перечислили несколько хороших примеров поперечных волн, которые люди видят в своей повседневной жизни.

10. Колебания гитарной струны

Форма: Механическая волна

Все типы струнных инструментов — гитары, скрипки, пианино — содержат натянутые струны, которые колеблются при щипании. Это колебание струны производит звук. Примечание зависит от частоты вибрирующей пружины, которая, в свою очередь, зависит от трех параметров:

  • Длина строки
  • Напряжение в струне
  • Масса на единицу длины струны

Хотя колебания в гитарных струнах являются поперечными волнами, звук, который они производят, имеет продольный характер. В звуковых волнах частицы движутся в том же направлении, что и волна.

9. Рябь на поверхности воды.

Форма: Поверхностные волны

Волны, образовавшиеся в небольшом изолированном водоеме из-за возмущения внешним объектом, имеют поперечный характер. Когда рябь движется по поверхности воды в сферическом направлении наружу, молекулы воды колеблются вверх и вниз.

Другими словами, волны на воде распространяются горизонтально, а ее частицы колеблются под углом 90 градусов к направлению распространения волны (ряби).

Это можно визуализировать, уронив перо в воду, а затем уронив камень в нескольких метрах от пера. Волны появятся из точки, где камень ударится о воду, и будут двигаться наружу по кругу. Когда перо соприкасается с этими волнами, оно движется вверх и вниз (перпендикулярно движению ряби).

8. Гамма-лучи

Иллюстрация испускания гамма-лучей из ядра атома

Форма: Электромагнитное излучение

Гамма-лучи имеют наибольшую энергию и наименьшую длину волны среди всех волн электромагнитного спектра. Они возникают в результате молнии, ядерных взрывов и радиоактивного распада. В космосе они генерируются самыми энергичными телами, такими как пульсары, нейтронные звезды, черные дыры и взрывы сверхновых.

Эти волны иногда используются для лечения рака в организме путем разрушения ДНК опухолевых клеток. Но поскольку они являются ионизирующими лучами, с ними следует обращаться очень осторожно. Радиохирургия гамма-нож, например, использует специальное оборудование для фокусировки почти 200 крошечных лучей радиации на опухолевые клетки и другие цели с субмиллиметровой точностью.

7. Мексиканская волна на спортивном стадионе.

Форма: Механическая волна

Вы когда-нибудь присутствовали на игре на стадионе и наблюдали, как толпа танцует «волну»? Что ж, мексиканская волна чем-то похожа. Это метахрональный ритм, достигаемый на переполненном стадионе, когда зрители (сидящие в последовательных рядах) ненадолго встают, поднимают руки и кричат, а затем возвращаются в свое обычное сидячее положение.

Если вы посмотрите издалека, вы увидите волну стоящих зрителей, движущихся по аудитории, хотя люди никогда не отходят от своих мест.

Одна из самых больших волн в Мексике была зафиксирована во время «Ралли за восстановление рассудка и / или страха» (собрание, которое состоялось в октябре 2010 года на Национальной аллее в Вашингтоне, округ Колумбия), в волне которого участвовало около 210 000 человек.

6. Радиоволны

Форма: Электромагнитные волны

Подобно ряби на воде, радиоволна представляет собой серию повторяющихся пиков и впадин. Эти волны имеют самую большую длину волны в электромагнитном спектре — от 1 миллиметра до более 100 километров (62 миль).

Они широко используются в стандартном радиовещании и телевидении, сотовой телефонии, управлении воздушным движением и устройствах / игрушках с дистанционным управлением. Даже цифровое радио, как наземное, так и спутниковое, использует радиоволны для повышения четкости и громкости звука. Многие операционные системы искусственных спутников и ракеты активируются радиосигналами.

Радиотелескопы используются для обнаружения сигналов от далеких планет, звезд, галактик и черных дыр. Анализируя эти сигналы, исследователи могут узнать намного больше о местонахождении, химическом составе и движении этих космических источников.

5. Микроволновая печь

Форма: Электромагнитные волны

Как и радиоволны, микроволны — это тип электромагнитного излучения, который имеет широкий спектр применения, включая радар, связь и приготовление пищи. Они также используются в современных технологиях, например, в системах входа без ключа, системах предотвращения столкновений, дистанционном зондировании и спектроскопии.

Микроволны имеют длину волны от 1 миллиметра до 1 метра с частотами от 300 ГГц до 300 МГц. Эта область далее разделена на несколько полос с такими обозначениями, как L, S, C, X и K.

4. Рентген

Рентген легких человека

Форма: Электромагнитное излучение

Рентген хорошо известен своей способностью видеть сквозь человеческую кожу и обнаруживать изображения костей под ней. Последние достижения в области технологий привели к появлению более сфокусированных, мощных рентгеновских лучей и еще более широкому применению этих поперечных волн, от обнаружения переломов до уничтожения опухолевых клеток.

Рентгеновские лучи имеют гораздо более короткие длины волн, чем ультрафиолетовый и видимый свет. Большинство из них имеют длину волны от 10 нанометров до 10 пикометров, что позволяет визуализировать структуры гораздо меньшего размера, чем можно увидеть с помощью обычного оптического микроскопа.

Они также используются историками искусства, чтобы определить, было ли изображение нанесено на существующее произведение. В астрономии спутники с детекторами рентгеновского излучения используются для изучения комет, звезд, черных дыр и остатков сверхновых.

3. S-волна

Изображение предоставлено: Университет Саскачевана

Форма: Сейсмическая волна

Сейсмические волны проходят через слои Земли. Они возникают из-за извержений вулканов, землетрясений, движений магмы, крупных оползней и массивных антропогенных взрывов.

Наиболее распространенными типами сейсмических волн являются P (первичные) волны и S (вторичные) волны. Последние имеют поперечный характер. Это второй тип волн, которые можно идентифицировать на сейсмограмме землетрясения (после P-волн), потому что они медленнее распространяются в горных породах.

S-волны не могут проходить через расплавленное внешнее ядро ​​Земли, но они обычно более разрушительны, чем P-волны, поскольку их амплитуда в несколько раз выше. Движение S-волн создает эффект качения по поверхности, который может вызвать повреждение любых конструкций.

2. Инфракрасный

Форма: Электромагнитное излучение

Хотя мы не видим инфракрасное излучение, мы можем ощущать энергию этих волн как тепло. Тепловое излучение, излучаемое большинством объектов вблизи комнатной температуры, является инфракрасным.

Многие бытовые приборы, такие как тостеры и нагревательные лампы, используют инфракрасный порт для передачи тепла. Лампа накаливания преобразует почти 90% электроэнергии в инфракрасное излучение; только 10% преобразуется в энергию видимого света.

Различные устройства связи точка-точка полагаются на энергию инфракрасного излучения. Например, пульт дистанционного управления посылает инфракрасные импульсы на устройство, которое он направляет. Эти импульсы кодируются специальными командами, такими как увеличение / уменьшение громкости или включение / выключение питания. Приемник устройства декодирует эти импульсы в данные, которые может понять микропроцессор устройства.

Читайте: 9 лучших примеров продольных волн в повседневной жизни

1. Видимый свет

Преломление белого света через призму

Форма: Электромагнитное излучение

Наиболее распространенным примером поперечной волны является видимый свет, длина волны которого обычно находится в диапазоне от 400 до 700 нанометров. Его также можно описать в терминах потоков фотонов (безмассовых пакетов энергии), каждый фотон движется со скоростью 299 792 458 метров в секунду в вакууме.

Свет — единственный источник пищи для всех живых организмов, за исключением нескольких хемотрофных организмов, таких как бактерии. Есть сотни научных и коммерческих применений световой энергии. Его можно отражать, преломлять или собирать, чтобы видеть объекты.

Свойства света, такие как интенсивность, частота, направление распространения и поляризация, используются для создания оптических устройств, таких как микроскопы и телескопы, которые позволяют людям видеть объекты, которые нельзя увидеть невооруженным глазом.

Естественный свет от Солнца собирается для создания электричества. Источники искусственного света, такие как ЛАЗЕР, используются в оптической связи в свободном пространстве, лазерной хирургии, лечении кожи, оптических дисках, волоконно-оптических материалах, материалах для резки и сварки и производстве полупроводниковых кристаллов (фотолитография).

Читайте: Что такое лазер? Акроним | Рабочая | Типы

Астрономы также используют свет, чтобы понять структуру и свойства небесных тел. Космические и наземные телескопы улавливают видимый свет для наблюдения и изучения поверхности нашей планеты.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *