波はどこにでも見られ、媒体のある点から別の点に移動する擾乱として説明できます。それらは、さまざまなサイズと形状で見られます。ほぼすべての波が同様の基本的な特性と動作を持っていますが、それらの一部は、特定の顕著な特性に基づいて他の波と区別できます。これらの波を分類する 1 つの方法は、媒体の粒子の動きに対する構成粒子の動きの方向に基づいています。このように波を分類すると、横波と縦波という 2 つの主なタイプが生じます。
横波は、粒子が媒体の粒子の動きに対して直角に移動する波として定義できますが、縦波は、粒子が媒体の粒子の移動方向と平行に移動する波です。これらの記事は、横波とその記事に焦点を当てています。縦波について詳しく説明した記事もあります。それらについて知りたい場合は、それをチェックしてください。この記事の終わりまでに、横波とは何か、横波の定義と横波の例が何であるかを理解し、横波に関するほとんどの質問に答えることができることを願っています.
横波とは?
横波とは何か、横波の定義とは何か疑問に思っていますか?物理学の観点から、横波は、粒子の振動が波の方向に対して直角である波です。この波は、ひもを水平に結ぶことで実証できます。紐の一方の端を固定し、もう一方の端を上下に動かします。横波のもう 1 つの例は光波です。振動は磁場と電場であり、伝搬方向を定義する理想的な光線に対して垂直に位置します。
単純な横波は余弦または正弦曲線で表すことができます。曲線上の任意の点の振幅が角度の正弦に対応するため、そのように名付けられました。
さまざまな振幅の正弦曲線が図に示されています。これらの曲線は、定常横波が連続した時間間隔でどのように見えるかを示しています。波上の点が軸を介して振動を完了するのにかかる時間は、波動の周期と呼ばれます。波の周波数は、1 秒間に波が完了する振動の数を表します。波の波長は、波の 2 つの隣接する谷または山の間の距離です。一部の横波は複雑です。つまり、その曲線には複数の余弦または正弦曲線が含まれています。
横波は一般に弾性体に見られます。この場合、振動は、固体の粒子が基底状態から波の伝播に対して直角な方向に変位することに対応します。これらの変位は材料のせん断変形に対応するため、これらの横波はせん断波と呼ばれます。これらのせん断波は、地震学では二次波または S 波とも呼ばれます。
横波の例
以下は横波の例です:
- わずかな乱れによって水面にできる波紋は、横波の例です。
- スタジアムまたは人間の波
- 地震に続く二次波
- 海の波は横波の例です。
横波速度
横波は山と谷で構成されています。山は波の最高点に対応し、谷は最低点または底点に対応します。以下は、横波の山と谷を視覚的に表現した図です。
横波に関連するその他の用語
波長
横波の波長は、波の対応する 2 つの谷または山の間の距離です。
期間
横波の周期は、隣接する 2 つの頂点が固定点を横切るのにかかる時間です。
頻度
横波の周波数は、1 秒間に特定の固定点を横切る波長の数を指します。
弦の波の速度を計算する方法
波の速度は、一定時間に波が移動した距離を、その距離を移動するのにかかった時間で割ることによって計算できます。横波の場合、この速度は、波長を周期で割ることによって得られます。
v =λ T
周波数と期間に反比例してここに適用すると、次のようになります。
v =λ T
v =λ f
振動する弦の波の速度
ギターやピアノなどの楽器は、振動する弦を利用して音符を形成します。このタイプの弦では、波の速度は弦の張力の平方根に正比例します。また、弦の線密度の平方根にも反比例します。これは次のように定式化できます:
横波の反射
横波の反射は、両端が固定されているかどうかによって異なります。最初に、波の両端が固定されている状況について説明しましょう。
上の画像は、固定端から反射された横波を表しています。横波が固定端にぶつかると波の反射が起こりますが、反射波は反転します。これにより、山と谷が入れ替わったり、その逆になったりします。
波の種類はどうやって見分けるのですか?
横波における粒子の変位は、波の伝播方向に対して垂直に発生します。このような波の例としては、水面にできる波紋や楽器の弦の振動があります。水平横波は、スリンキーが上下方向に垂直に動くことで作ることができます。
縦波の粒子の変位は、波の方向の伝播に平行な方向に発生します。そのような波の例は、スリンキーを横切って移動する圧縮です。スリンキーを横方向に押したり引いたりすることで、横型の縦波を作ることができます。
縦波の見分け方
縦波では、媒質を構成する粒子が波の伝搬方向と平行な方向に移動します。教室でスリンキーを水平に伸ばし、最初のコイルを左右に振動させて左端にパルスを導入することを想像してみてください。エネルギーはスリンキーを左から右に流れます。
エネルギーがスリンキーの左側から右側に流れると、媒体の個々のコイルが左右に移動します。この状況では、媒体の構成粒子の動きは、パルスの動きと平行な方向にあります。これは縦波の例です。このような波では、粒子の運動の方向は常に波の伝播方向と平行です。
音波は縦方向ですか、それとも横方向ですか?縦波のもう 1 つの古典的な例は、空気中を伝わる音波です。スピーカーの唇からリスナーの耳まで音波の動きがあると、空気の粒子は同じ方向と反対方向に前後に振動し、エネルギーが伝達されます。各粒子は、隣接する粒子によって前方に押し出されます。
特定の粒子が隣接する粒子と衝突すると、元の位置に復元され、隣接する粒子が前方に移動します。このエネルギー輸送方向への粒子の移動により、粒子が衝突する媒体内の領域と、粒子が互いに離れる領域が生成されます。これらの領域は、縦波の迅速な識別に役立ちます。この現象は、音波が目的地、つまりリスナーの耳に到達するまで、粒子の連鎖全体にわたって続きます。
結論
この記事では、横波の概念と他のいくつかの関連概念に関連するすべての側面について説明しました。この記事の終わりまでに、横波とは何か、その特徴は何か、横波の定義は何か、他のタイプの波とどのように区別できるかなど、横波に関するほとんどの質問に答えることができるようになることを願っています。波。
よくある質問
Q) 横波は主に何に依存していますか?
A) 横波は、主にそれが伝播する媒体の特性に依存します。
Q) 横波の振幅は?
A) 横波の振幅は、平衡点から最大範囲までの粒子の変位です。
Q) 横波はどんな媒質でも伝搬できますか?
A) 横波は伝搬に媒体を必要としません。真空中でも伝播する可能性があります。
Q) 音波は縦方向ですか、それとも横方向ですか?
A) 音波は横波の一種です。個々の粒子の移動方向は、波の伝搬方向と平行です。
