Una onda es un disturbio que propaga con el espacio y el tiempo, generalmente con el transferrance de la energía . Mientras que una onda mecánica existe en un medio (que en la deformación sea capaz de producir las fuerzas de restauración elásticos), agita de que la radiación electromágnetica (y probablemente la radiación gravitacional ) pueden viajar con el vacío, es decir, sin un medio. Las ondas viajan y transfieren la energía a partir de un punto a otro, a menudo con poco o nada de dislocación permanente de las partículas del medio (es decir poco o nada de transporte total asociado); en lugar hay las oscilaciones alrededor de posiciones casi fijas.

Definiciones

El estar de acuerdo con una definición sola, all-encompassing para la onda término es no trivial. Una vibración se puede definir como movimiento hacia adelante y hacia atrás alrededor de un punto del resto ( e. Campbell y Greated, 1987: 5) o, más generalmente, como variación de cualquie característica física de un sistema alrededor de un valor de referencia. Sin embargo, la definición de las características necesarias y suficientes que califican un fenómeno ser llamadas una onda es, por lo menos, flexible. El término se entiende a menudo intuitivo como el transporte de disturbios en espacio, no se asocia al movimiento del medio que ocupa este espacio en conjunto. En una onda, la energía de una vibración se está moviendo lejos de la fuente bajo la forma de disturbio dentro del medio circundante (Pasillo, el an o 80: 8). Sin embargo, esta noción es problemática para una onda derecha ( e. una onda en una secuencia), donde la energía se está moviendo en ambas direcciones igualmente, o para las ondas electromágneticas/ligeras en un vacío, donde el concepto de medio no se aplica. Por tales razones, la teoría de onda representa una rama peculiar de la física que se refiere a las características de los procesos de la onda independiente de su origen físico (Ostrovsky y Potapov, 1999). La particularidad miente en el hecho de que esta independencia del origen físico es acompañada por una confianza pesada en origen al describir cualquier caso específico de un proceso de la onda. Por ejemplo, la acústica es distinguida de la óptica en ese las ondas acústicas se relaciona con un mecánico algo que una transferencia/una transformación onduladas electromágneticas de la energía vibratoria . Conceptos tales como masa, ímpetu, inercia, o elasticidad, llegada a ser por lo tanto crucial en la descripción (en comparación con óptico) de procesos acústicos de la onda. Esta diferencia en origen introduce ciertas características de la onda particulares a las características del medio implicado (el e. en el caso del aire: vórtices, presión de radiación, ondas expansivas, etc., en el caso de los sólidos: Ondas de Rayleigh, dispersión, etc., y así sucesivamente).

Otras características, sin embargo, aunque se describan generalmente en una manera origen-específica, se pueden generalizar a todas las ondas. Por ejemplo, basado en el origen mecánico de ondas acústicas puede haber un disturbio móvil en espacio-tiempo si y solamente si el medio implicado es ni infinitamente stiff ni infinitamente flexible. Si todas las piezas que componían un medio estuvieran limitadas rígido, después todas vibrarían como uno, sin retardo en la transmisión de la vibración y por lo tanto de ningún movimiento de onda (o del movimiento de onda algo infinitamente rápida). Por una parte, si todas las piezas fueran independientes, después no habría ninguna transmisión de la vibración y otra vez, ningún movimiento de onda (o movimiento de onda algo infinitamente lento). Aunque las declaraciones antedichas sean sin setido en el caso de las ondas que no requieren un medio, revelan una característica que sea relevante a todas las ondas sin importar origen: dentro de una onda, la fase de una vibración ( es decir su posición dentro del ciclo de la vibración) es diferente para los puntos adyacentes en espacio porque la vibración alcanza estos puntos en diversas horas.

Semejantemente, los procesos de la onda reveladores del estudio de los fenómenos de la onda con los orígenes diferentes de el de ondas acústicas pueden ser igualmente significativos a la comprensión de fenómenos sanos. Un ejemplo relevante es principio de Young de interferencia (joven, 1802, en caza, 1978:132). Este principio primero fue introducido en el estudio de Young de la luz y, dentro de algunos contextos específicos ( e. que dispersa del sonido por el sonido), sigue siendo un área investigada en el estudio del sonido.

Características

Las ondas periódicas son caracterizadas por las crestas (colmos) y los canales '(los puntos bajos), y se pueden categorizar generalmente como longitudinales o transversales. Las ondas transversales son ésas con las vibraciones perpendiculares a la dirección de la propagación de la onda; los ejemplos incluyen ondas en una secuencia y ondas electromagnéticas. Las ondas longitudinales son ésas con las vibraciones paralelas a la dirección de la propagación de la onda; los ejemplos incluyen la mayoría de las ondas acústicas.

Cuando un objeto se menea hacia arriba y hacia abajo en una ondulación en una charca, experimenta una trayectoria orbital porque las ondulaciones no son ondas sinusoidales transversales simples.

Las ondulaciones en la superficie de una charca son realmente una combinación de ondas transversales y longitudinales; por lo tanto, los puntos en la superficie siguen las trayectorias orbitales.

Todas las ondas tienen comportamiento común bajo un número de situaciones estándar. Todas las ondas pueden experimentar el siguiente:
Reflexión - cambio de dirección de la onda de golpear una superficie reflexiva
Refracción - cambio de dirección de la onda de incorporar un nuevo medio
Difracción - extensión circular de la onda de incorporar un agujero del tamaño comparable a sus longitudes de onda
Interferencia - superposición de dos ondas que entren en el contacto con uno a (choca)
La dispersión - agitar la división por frecuencia
Propagación rectilínea - el movimiento de la onda ligera en una línea recta

Polarización

considera también:

la polarización Una onda es polarizado si puede oscilar solamente en una dirección. La polarización de una onda transversal describe la dirección de la oscilación, en el perpendicular del plano a la dirección del recorrido. Las ondas longitudinales tales como ondas acústicas no exhiben la polarización, porque para estas ondas la dirección de la oscilación está a lo largo de la dirección del recorrido. Una onda puede ser polarizada usando un filtro de polarización.

Ejemplos

Los ejemplos de ondas incluyen:
Ondas superficiales del océano que son las perturbaciones que propagan a través del agua.
Las ondas de radio, las microondas, los rayos infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioletas, las radiografías y los rayos gama componen la radiación electromágnetica . En este caso, la propagación es posible sin un medio, con vacío. Estas ondas electromagnéticas viajan en el 299.
sano - una onda mecánica que propaga a través del aire, del líquido o de los sólidos.
ondas del tráfico ( es decir . propagación de diversas densidades de los vehículos de motor, del etc .) - éstos se pueden modelar como ondas cinemáticas según lo primero presentado por sir M. Lighthill
Ondas sísmicas en los terremotos cuyo hay tres tipos, llamados S, P, y L.
Las ondas gravitacionales que son fluctuaciones en la curvatura del espacio-tiempo predijeron por la relatividad general . Estas ondas son el no linear, y tienen todavía ser observadas empírico.
Ondas de inercia, que ocurren en líquidos giratorios y son restauradas por el efecto de Coriolis .

Descripción matemática

Desde punto de vista matemático (o fundamental) la onda más primitiva es la onda (sinusoidal) armónica que es descrita por el $f\; de\; la\; ecuación\; (x,\; t)\; =\; A\; \backslash \; pecado\; (\backslash \; Omega\; t-KX)),$ donde está la amplitud $A$ del de una onda - una medida del disturbio máximo en el medio durante un ciclo de la onda (la distancia máxima del punto más alto de la cresta al equilibrio). En la ilustración a la derecha, ésta es la distancia vertical máxima entre la línea de fondo y la onda. Las unidades de la amplitud dependen del tipo de &mdash de la onda; las ondas en una secuencia tienen una amplitud expresada como una distancia (metros), ondas acústicas como presión (PASCAL) y ondas electromagnéticas como la amplitud del campo eléctrico (voltios/metro). La amplitud puede ser constante (en este caso la onda es un c. o la onda continua ), o puede variar con tiempo y/o la posición. La forma de la variación de la amplitud se llama el sobre del de la onda.

La longitud de onda del (denotado como $\backslash \; lambda$) es la distancia entre dos crestas secuenciales (o canales). Esto tiene generalmente la unidad de metros; también se mide comúnmente en los nanómetros para la parte óptica del espectro electromágnetico .

Un Wavenumber $k$ del se puede asociar a la longitud de onda por la relación

$k\; =\; \backslash \; frac\; \{2\; \backslash \; pi\}\; \{\backslash \; lambda\}.\; \backslash ,$

El período $T$ del es la época para un ciclo completo para una oscilación de una onda. Es cuántos los períodos por el tiempo de unidad (por ejemplo un segundo) y se mide la frecuencia $f$ del (también denotado con frecuencia como $\backslash \; nu$) en el Hertz . Éstos se relacionan cerca:

$f=\; \backslash \; frac\; \{1\}\; \{T\}.\; \backslash ,$

Es decir la frecuencia y el período de una onda son reciprocals de uno a.

El $\backslash \; omega$ de la frecuencia angular representa la frecuencia en términos de radianes por segundo. Se relaciona con la frecuencia cerca

$\backslash Omegade\; =\; =\; \backslash \; frac\; \{2\; \backslash \; pi\}\; \{T\}\; 2\; \backslash \; pi\; f.\; \backslash ,$

Hay dos velocidades que se asocian a las ondas. El primer es la velocidad de fase del, que da la tarifa en la cual la onda propaga, se da cerca = \ frac del $v\_p\; del$

l {\ Omega} {k} = {\ lambda} f.

El segundo es la velocidad de grupo del, que da la velocidad en la cual las variaciones en la forma de la propagación de la amplitud de la onda a través del espacio. Ésta es la tarifa en la cual la información se puede transmitir por la onda. Se da cerca

$=\; \backslash \; frac\; del\; v\_g\; \{\backslash \; parcial\; \backslash \; Omega\}\; \{\backslash \; k\; parcial\}.\; \backslash ,$

La ecuación de onda

considera también:

la ecuación de onda La ecuación de onda del es una ecuación diferencial que describe la evolución de una onda armónica en un cierto plazo. La ecuación tiene formas levemente diversas dependiendo de cómo se transmite la onda, y el medio que está viajando a través. En vista de una onda unidimensional que esté viajando abajo de una cuerda a lo largo del x - el eje con la velocidad $v$ y la amplitud $u$ (que depende generalmente del x y del t ), la ecuación de onda está

$\backslash \; frac\; \{1\}\; \{v^2\}\; \backslash \; =\; \backslash \; frac\; del\; frac\; \{\backslash \; partial^2\; u\}\; \{\backslash \; t^2\; parcial\}\; \{\backslash \; partial^2\; u\}\; \{\backslash \; x^2\; parcial\}.\; \backslash ,$

En tres dimensiones, esto se convierte

$\backslash \; frac\; \{1\}\; \{v^2\}\; \backslash \; =\; \backslash \; nabla^2\; U.\; del\; frac\; \{\backslash \; partial^2\; u\}\; \{\backslash \; t^2\; parcial\}\; \backslash ,$

donde está el el $\backslash \; nabla^2$ Laplacian .

El v de la velocidad dependerá del tipo de onda y del medio a través de los cuales se está transmitiendo.

Una solución general para la ecuación de onda en una dimensión fue dada por el D'Alembert . Es

$u\; (x,\; t)=F\; (x-vt)\; +G\; (x+vt).\; \backslash ,$

Esto se puede ver como dos pulsos que viajan abajo de la cuerda en direcciones opuestas; F en la dirección del +x, y G en el − dirección del x . Si substituimos para el x arriba, substituyéndolo por el x, y, z de las direcciones, entonces podemos describir una onda que propaga en tres dimensiones.

La ecuación de Schrödinger describe el comportamiento ondulado de partículas en los mecánicos de Quantum . Las soluciones de esta ecuación son las funciones de onda que se pueden utilizar para describir la densidad de la probabilidad de una partícula. Los mecánicos de Quantum también describen las características de la partícula que otro agita, por ejemplo luz y sonido, tienen en la escala atómica y debajo.

Ondas que viajan

La onda simple o la onda que viaja del, también a veces llamada el la onda progresiva es un disturbio que varía con el tiempo $t$ y distancia $z$ así:

$y\; (z,\; t)\; =\; A\; (z,\; t)\; \backslash ,\; \backslash ,\; del\; pecado\; (KZ\; -\; \backslash \; +\; \backslash \; phi\; de\; Omega\; t)$

donde $A\; (z,\; t)$ es el sobre de la amplitud de la onda, $k$ es el número de onda del y el $\backslash \; phi$ es la fase . El p del _{del v de la velocidad de fase de esta onda se da por}

$v\_p\; =\; \backslash ,\; \backslash ,\; =\; \backslash \; lambda\; f\; del\; frac\; \{\backslash \; Omega\}\; \{k\}$

donde está la longitud de onda el $\backslash \; lambda$ de la onda.

Onda derecha

Una onda derecha, también conocida como onda inmóvil, es una onda que permanece en una posición constante. Este fenómeno puede ocurrir porque el medio se está moviendo en la dirección opuesta a la onda, o puede presentarse en un medio inmóvil como resultado de interferencia entre dos ondas que viajan en direcciones opuestas.

La suma de dos ondas de la contador-propagación (de la amplitud y de la frecuencia iguales) crea una onda derecha del . Las ondas derechas se presentan comúnmente cuando un límite bloquea la propagación adicional de la onda, así causando la reflexión de la onda, y por lo tanto introduciendo una onda de la contador-propagación. Por ejemplo cuando se desplaza una secuencia del violín, las ondas longitudinales propagan hacia fuera a donde la secuencia se sostiene in place en el puente y el " " de la tuerca ;, donde sobre las ondas se reflejan detrás. Las dos ondas opuestas cada cancelación la propagación de onda de la otra. Este efecto se conoce como ondas. No hay propagación neta de la energía.

También ver: Resonancia acústica, resonador de Helmholtz, y pipa de órgano

Propagación a través de secuencias

La velocidad de una onda que viaja a lo largo de una secuencia vibrante (v) es directo proporcional a la raíz cuadrada de la tensión ( T ) sobre la densidad linear (μ):

$v=\; \backslash \; raíz\; cuadrada\; \{\backslash \; frac\; \{T\}\; \{\backslash \; MU\}\}.\; \backslash ,$

Medio de la transmisión

considera también:

medio de la transmisión El medio que lleva una onda se llama un medio de la transmisión del . Puede ser clasificado en uno o más de las categorías siguientes:
Un medio linear del si las amplitudes de diversas ondas en cualquier punto particular en el medio pueden ser agregadas.
Un limitó el medio si es finito en grado, si no un medio ilimitado del .
Un medio del uniforme del si sus características físicas son sin cambios en diversas localizaciones en espacio.
Un medio isotrópico del si sus características físicas son el el mismo en diversas direcciones.

Ver también

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Medio de la transmisión
Lista de los asuntos de la onda
Ondas capilares
Efecto de Doppler
Velocidad de grupo
Velocidad de fase
El tanque de ondulación
Onda derecha
Onda de inercia
Onda de la audiencia
Onda superficial del océano
Onda del granuja (oceanografía)
Ecuaciones del agua poco profunda
Cymatics
ecuaciones de la Reacción-difusión * ondas no lineares * ondas cinemáticas * el golpe agita