Movatterモバイル変換


[0]ホーム

URL:


Prijeđi na sadržaj
WikipedijaSlobodna enciklopedija
Traži

Val

Izvor: Wikipedija
Površinski valovi navodi.
Val namoru izatrajekta.
Primjerlongitudinalnog vala.
Primjertransverzalnog vala.
Interferencija dvaju kružnih valova.
Matematički je najjednostavnijesinusnotitranje valova.
Valna duljinaλ je udaljenosti između dvaju brjegova ili dolovasinusoidalnoga vala.
Dopplerov učinak iliDopplerov efekt je promjenafrekvencije valova pri relativnomgibanju njihova izvora ili promatrača.
Vrlo velika mreža (eng.Very Large Array), radio interferometar (dugobazična interferometrija) uNovom Meksiku,SAD.
Prikazstojnog vala. Crvene točke označavaju takozvane čvorove.
Vidljivasvjetlost sastoji se od dijela spektraelektromagnetskih valova u rasponu valnih duljina od 380 do 780nm, koje ljudsko oko razlikuje kao boje, od ljubičaste s najmanjom do crvene s najvećomvalnom duljinom.
Ogib ili difrakcijaelektrona je pokazala da seelektroni ponašaju i kaočestice i kao valovi (dualizam).
Gravitacijski valovi naizmjenično sabijaju i rastežuprostor kroz koji prolaze.

Val je širenje poremećaja kojim se prenosienergija kroz neko sredstvo (medij), a da se sredstvo kao cjelina ne pomiče. Kada se valovi nađu na granici između dvaju različitih sredstava, dolazi do njihovaogiba,refrakcije (loma) ilirefleksije (odbijanja) i u posebnim uvjetima dostojnih valova.[1]Mehanički valovi se mogu širiti samo kroz nekutvar (medij), dok seelektromagnetski valovi mogu širiti ivakuumom.

Valovi također mogu biti:

  • longitudinalni – česticetitraju u smjeru širenja vala. Najvažniji primjer longitudinalnih valova su valovizvuka uzraku. Utekućinama iplinovima samo se rasprostiru longitudinalni valovi;
  • transverzalni – čestice titraju poprečno na smjer širenja. Učvrstim tijelima mogu se rasprostirati i transverzalni i longitudinalni valovi;
  • progresivni – val se širi u određenom smjeru i pritom se energija prenosi s čestice na česticu;
  • stojni – neke čestice titraju, a neke stalno miruju; energija se ne prenosi prostorom.

Periodički se valovi mogu opisati karakterističnim veličinama:frekvencijom,amplitudom,periodom ivalnom duljinom. Udubine koje nastaju kada bacimo sredstvo u vodu zovemovalnim dolovima, a izbočinevalnim brjegovima. Od mjesta gdje je kamen pao izmjenično se rasprostiru kružni brjegovi i kružni dolovi. Val je ustvari širenjetitraja uelastičnom sredstvu. Kad kamen padne u vodu, prouzrokuje titranje na onom mjestu gdje je u vodu udario. Čestice vode na tom mjestu zatitraju, i to se titranje dalje širi u obliku valova jer su čestice vode međusobno elastično povezane. Kod vala se ne prostirematerija većenergija titranja koja putuje od čestice do čestice. Prividno nam se čini davoda teče, ali ako promotrimo kakav list koji pliva na vodi vidjet ćemo da se taj ne pomiče s valom već se njiše gore i dolje na istom mjestu površine vode. Ono što kod vala putuje samo je slika titraja u izvjesnom trenutku. Tvar u kojoj se val rasprostire zove se sredstvo vala, a čestica koja je počela titrati i iz koje se val širi zove se izvor vala. Valovi koji se šire na površini nekog sredstva zovu se površinski valovi, a valovi koji se šire u nekom prostoru zovu se prostorni valovi.[2]

Svojstva valova

[uredi |uredi kôd]

Valovi se opisuju s pomoću:

  • valne duljineλ, udaljenosti između dvaju susjednih brjegova ili dolovasinusoidalnoga vala;
  • perioda valaT,vremena koje protekne dok se val pomakne za jednu valnu duljinu;
  • valnoga brojak, veličine recipročne valnoj duljini, i
  • frekvencijef, veličine recipročne periodu.

Fazni pomak udaljenost je između najbližih brjegova ili dolova dvaju valova jednake frekvencije i smjera širenja. Jednadžba oblika:

a=Asin(xft){\displaystyle a=A\cdot \sin(x-f\cdot t)}

opisuje izgled sinusoidalnoga vala u bilo kojoj točki prostora, gdje je:a -elongacija,A -amplituda,f-frekvencija,x - udaljenost čestice od izvora vala it - vrijeme širenja vala. Ako se u isto vrijeme na istome mjestu nađu dva vala, doći će do njihoveinterferencije, a složenije valno gibanje može se prikazati kao suma sinusoidalnih valova različitih amplituda i frekvencija.

Koherentni valovi, uzajamno jednaki po frekvenciji, faznom pomaku, polarizaciji, omogućuju da se vidi interferencijska slika (na primjer interferencijske pruge). Ako se izvor valova ili promatrač gibaju, s pomoćuDopplerova učinka može se odrediti njihovabrzina, što se primjenjuje uastronomiji,medicini,prometu i drugo.

Brzina valova

[uredi |uredi kôd]

Valovi se šire u prostoru nekom određenombrzinom koja se zovebrzina širenja vala. Za vrijeme jednogperioda, to jest za vrijemeT u kojem je čestica u izvoru vala izvršila jedan potpuni titraj, pomaklo se titranje zaduljinu valaλ. Brzinu širenja valova možemo dakle izračunati tako da put, to jest duljinu valaλ, podijelimo vremenomT:

v=λT{\displaystyle v={\frac {\lambda }{T}}}

Ako umjesto periodaT uzmemo recipročnu vrijednost, to jest frekvencijuf = 1 /T, dobivamo:

v=fλ{\displaystyle v=f\cdot \lambda }

Brzina vala ovisi o osobinama (elastičnosti igustoći) sredstva kroz koje val prolazi. Brzina valova ovisi o mediju kroz koje se valovi šire pa je na primjer brzinamehaničkih valova učvrstom tijelu:

v=Eρ{\displaystyle v={\sqrt {\frac {E}{\rho }}}}

a uplinu:

v=χpρ{\displaystyle v={\sqrt {\frac {\chi \cdot p}{\rho }}}}

gdje je:E -modul elastičnosti,ρ -gustoća tijela ili plina,ϰ -adijabatski koeficijent plina,p -tlak plina. Brzina širenjaelektromagnetskih valova uvakuumu je 299 729 458 m/s (brzina svjetlosti) i premateoriji relativnosti najveća moguća brzina gibanja, dok je brzina širenja u drugim prozirnim medijima manja na primjer na 20 °C u zraku 1,0003, u vodi 1,333, u dijamantu 2,42, u silikonu 4 puta manja (indeks loma). Kada se valovi nađu na granici između dvaju medija, dolazi do njihovaogiba,refrakcije ili refleksije i u posebnim uvjetimado stojnih valova. Kada val prelazi iz jednog sredstva u drugo ili se prostire kroz nehomogeno sredstvo, brzina ivalna duljina mu se mijenjaju, afrekvencija ostaje ista.

Vrste valova

[uredi |uredi kôd]

Mehanički valovi

[uredi |uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:Mehanički valovi

Mehanički valovi (na primjerzvuk) šire se uelastičnom mediju (na primjerzrak,voda)titranjemčestica povezanih elastičnimsilama okoravnotežnoga položaja;energija valova to je veća što je većaamplituda titranja, a izvor valova svako jetijelo koje titra (na primjer izvor zvuka može bitižicaglazbenog instrumenta). Valovi su širenje poremećaja kojim se prenosi energija kroz medij, a da se medij kao cjelina ne pomiče. Pri širenju vala čestice sredstva ostaju na svojim mjestima ititraju oko ravnotežnog položaja, širi se samo stanje titranja odnosno prenosi seenergija izvora vala.

Elektromagnetski valovi

[uredi |uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:Elektromagnetsko zračenje

Elektromagnetski valovi (na primjersvjetlost) prenose setitranjemelektričnoga imagnetskoga polja u propusnom mediju (može biti ivakuum).Energija valova to je veća što je većafrekvencija, a izvori su promjenljivaelektromagnetska polja (na primjer izvorradio valova jeantena) i pobuđeniatomi. Prigušenje valova posljedica je pretvorbe energije valova u druge oblike (na primjer utoplinu). Prema načinu širenja i ovisno o izvoru, valovi mogu biti ravni ili kuglasti, jednodimenzionalni, dvodimenzionalni i trodimenzionalni.

Prema načinu širenja, valovi se mogu podijeliti na longitudinalne, koji se šire titranjem čestica u pravcu širenja vala (na primjerultrazvuk), i transverzalne, koji se šire titranjem okomitim na smjer širenja vala (na primjerradio valovi). Valovi na površini vode kombinacija su longitudinalnih i transverzalnih valova. Transverzalni valovi mogu bitipolarizirani, to jest čestice koje ih prenose ili električno i magnetsko polje mogu titrati izraženije u nekoj ravnini.

Harmonijski val

[uredi |uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:Harmonijsko titranje

Val kod kojeg se iznos poremećaja mijenja prematrigonometrijskoj funkcijisinus naziva seharmonijski val. Svi drugi oblici valova se mogu prikazati kao zbroj harmonijskih valova različitih amplituda i frekvencija, i ti zbrajani valovi se nazivajuharmonici iliharmonički članovi. U prirodi možemo naći približno harmonijske valove, poputnjihanja klatna.

Površinski i prostorni valovi

[uredi |uredi kôd]

Valovi koji se šire popovršini vode zovu se površinski valovi. Valovi zvuka koji se šire od svog izvora u obliku promjenagustoće zraka su prostorni valovi. Oni se šire u prostor uzduž pravca -polumjera povučenog od izvora vala, to jest pravocrtno. Od izvora titranja širi se energija titranja radijalno u zrakama na sve strane. Kažemo da izvor energije titranja zrači ili emitira energiju titranja u obliku prostornih valova. Ploha koja spaja sve točke do kojih je stigao val u isto vrijeme zove se fronta vala. Kod površinskih valova je fronta valakružnica, a kod prostornihkugla. Dio fronte prostornog vala možemo kod velike udaljenosti od izvora smatrati ravninom. To su onda ravni valovi, na primjer valovi svjetlosti koji dolaze od dalekog izvora. Zrake ravnih valova su paralelni pravci. U obliku valova širi se u prostor energijazvuka, toplinska, svjetlosna i elektromagnetska energija.

Stojni valovi

[uredi |uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:Stojni val

Stojni valovi su valovi koji nastaju superpozicijom (zbrajanjem) dvaju valova jednake amplitude i frekvencije. Opisuje ih jednadžba:

y=2Acos(2πλx)cos(2πTt){\displaystyle y=2\cdot A\cdot \cos \left({\frac {2\cdot \pi }{\lambda }}\cdot x\right)\cdot \cos \left({\frac {2\cdot \pi }{T}}\cdot t\right)\,}

gdje su:A - amplituda,λ - valna duljina,T - period vala,t - vrijeme. Raspored elongacija (y) je sinusoidni, no valne fronte ne putuju, tako da je amplituda pojedinih čestica različita i ovisna o mjestu (x). Na mjestima na kojima je amplituda jednaka nuli nalaze se čvorovi, a gdje je maksimalna trbusi. Stojni valovi važni su uakustici (titranje žice, titranje stupa zraka u glazbenom instrumentima, akustika prostorije), gdje osim poželjnih mogu imati i neželjene posljedice, kao što je povećanjebuke.[3]

Valovi tvari

[uredi |uredi kôd]

Valovi tvarikvantnomehanički su valovi iznimno kratkih valnih duljina koji se uočavaju jedino u ekstremnim uvjetimapokusa kada tvar uz čestična pokazuje i valna svojstva (dualizam). Prema teorijiL. de Brogliea, valna duljina tvari:

λ=hp=hγmv=hmv1v2c2{\displaystyle \lambda ={\frac {h}{p}}={\frac {h}{\gamma \cdot m\cdot v}}={\frac {h}{m\cdot v}}\cdot {\sqrt {1-{\frac {v^{2}}{c^{2}}}}}}

gdje je:λ - čestičnavalna duljina,h -Planckova konstanta,p -impuls sile čestice (količina gibanja),m -masa mirovanja čestice,v -brzina čestice,γ -Lorentzov faktor ic -brzina svjetlosti uvakuumu. Što je veći impuls čestice ili količina gibanja, tim je kraća njena valna duljina. Tako se na primjer nakon prolaska elektrona kroz kristalnu rešetku na fluorescentnom zaslonu može vidjeti interferencijska slika njihova ogiba, što se primjenjuje na primjer uelektronskom mikroskopu.

Gravitacijski valovi

[uredi |uredi kôd]
Podrobniji članak o temi:Gravitacijski valovi

Gravitacijski valovi iligravitacijsko zračenje je poremećajgravitacijskog polja, širi se poput valova. Javlja se kodubrzanjamasa:eksplozijasupernovih, obilaženjazvijezda u bliskomedvojnom sustavu i slično. Kod nekihdvojnih zvijezda utvrđeno je da smanjenje ukupneorbitalne energije odgovaraenergiji koju odnose valovi.[4]

Odčetiriju poznatih osnovnih sila u prirodi,gravitacija je najslabija pa je u područjuatoma imolekula potpuno zanemariva premaelektromagnetskim inuklearnim silama. Usvemirskim veličinama, gdje međusobno djeluju velike nakupine masa,međuzvjezdani plinovi,zvijezde,galaktike, gravitacija igra važnu ulogu.Astronomska otkrićapulsara ikvazara i teorije o razvoju zvijezda stavljaju teoriju gravitacije pred nove probleme, kao što su pitanje stalnostigravitacijske konstante tijekomvremena, mehanizam gravitacijskoga kolapsa koji uzrokuje energetsku degeneraciju zvijezda. Kod gravitacijskoga kolapsa, sile zvjezdane gravitacije posve nadjačaju silepritiska zračenja i zvijezda se sve više komprimira. Nakon porasta gravitacije iznad neke veličine, zvijezda postane za promatrača nevidljiva (crna rupa), jerkvantizračenja više ne mogu napustiti zvijezdu. Za objašnjenje tih pojava može se pokazati nužnim da se u gravitacijskoj teoriji provede kvantizacija (kvantna mehanika).Energija gravitacijskoga polja bila bi kvantizirana i širila bi se kroz polje u gravitacijskim valovima. Kvant gravitacijskoga polja zove segraviton.[5]

Izvori

[uredi |uredi kôd]
  1. valovi,[1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.
  2. Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.
  3. stojni valovi,[2] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.
  4. gravitacijski valovi (gravitacijsko zračenje),[3] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.
  5. gravitacija,[4] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.

Poveznice

[uredi |uredi kôd]

Vanjske poveznice

[uredi |uredi kôd]
Logotip Zajedničkog poslužitelja
Logotip Zajedničkog poslužitelja
Zajednički poslužitelj ima stranicu o temiVal
Dobavljeno iz "https://hr.wikipedia.org/w/index.php?title=Val&oldid=6777996"
Kategorija:

[8]ページ先頭

©2009-2025 Movatter.jp