¿Qué son las ondas estacionarias y el ángulo de fase?

Gracias por A2A.
Regla de oro: cuando te quedes atrapado entendiendo algo en física, ¡visualiza! ¡Visualizar! ¡Visualizar!

Una onda estacionaria es lo que se forma cuando dos ondas opuestas interactúan.
En la imagen de arriba: hay dos estímulos en la cuerda:
-Una es tu mano sacudiendo la cuerda salvajemente
-La otra es la reacción del gancho a tu fuerza en la cuerda: una ola que regresa

Ambos se suman para dar un patrón de vibraciones en la cuerda, que se llama onda estacionaria.

Ahora, para “sostener” esta onda estacionaria en la cuerda, necesita tener una longitud de onda específica, de modo que el nodo siempre se encuentre en un punto fijo. Si no lo hace, toda la energía simplemente se disiparía.
Esto puede corresponder a muchas longitudes de onda diferentes, y cada una de esas longitudes de onda corresponde a una frecuencia, que se conoce como armónicos.


Este ejemplo ahora puede extenderse a otros objetos: decir aire en un tubo.

Piense en cualquier estímulo inductor de presión como similar a su mano que tira.

Bonus: ¡ El bonito Tubo de Rubén!

Estos conceptos son fáciles de entender:

A veces, cuando vibras una cuerda o cualquier cable, generas una onda, pero la onda no se propaga. Simplemente vibra arriba y abajo en su lugar. Este tipo de onda se llama onda estacionaria .

Esta ola también consta de nodos y antinodos. No iré con los conceptos de nodos y antinodos, pero puede preguntarme más adelante acerca de ellos si quiere saber.

Ahora viene el ángulo de fase:

El ángulo que da la fase de la onda se llama ángulo de fase.

El ángulo de fase oscila entre -180 y +180.

Puede ver aquí que el ángulo de fase se encuentra entre -180 y +180.

Entonces, esto se llama ángulo de fase.

Cuando la onda encuentra dos reflectores que hacen interferencia positiva, la onda reflejada entra en fase con la onda incidente en ambos, luego la amplitud de la onda crece muy por encima de la onda incidente, ¿alguna vez has hecho olas dentro de una piscina en la frecuencia correcta para agregar amplitud a ¿el reflejo? ¡las olas crecen hasta que se derraman fuera de las fronteras! Esto sucede con las ondas láser donde hay dos espejos en ambos extremos en el número correcto de longitudes de onda para que los reflejos se sumen a la amplitud de la fuente porque entraron en fase. Lo mismo sucede con las cuerdas apretadas que tienen una frecuencia resonante u ondas EM en las guías de onda, si están excitadas con los reflejos de frecuencia correctos en los extremos de la guía vuelve a estar en fase con la onda incidente y resuenan a una intensidad bastante alta en comparación con el incidente.

la matemática NO es fácil, implica la comprensión de trigonometría para senos y cosenos, cálculo, para ecuaciones con los cambios en el valor de la cantidad medida (nivel de agua, presión, desplazamiento de cuerda, campo eléctrico, lo que sea)

Si puede entender al menos la solución de álgebra Y el desplazamiento = a (sin + cos) de tiempo y posición) y el concepto de la velocidad v del frente de onda, entonces puede preguntar: ¿cómo si puedo agregar dos ondas? . eso es más trig. e incluye el concepto de interferencia constructiva e instructiva. el resultado es un LUGAR que solo se mueve en el Tiempo y un TIEMPO que solo varía en su lugar)

es lo que se puede ver en la cabeza de un tambor con arena o polvo que se acumula en los lugares del tambor que se mantienen en pie todo el tiempo.

muchas matemáticas cuanto más aprendas, más verás que tiene sentido.

no es fácil

¿Cuál es tu nivel de educación matemática? escuela secundaria o universidad? Esto va más allá de la aritmética básica.

Las ondas estacionarias son ondas cuya longitud de onda divide exactamente un oscilador. Este es un armónico, pero puede reproducir ondas estacionarias con una cuerda (girando a cierta velocidad, producirá uno o más puntos que no se mueven), o con agua (chapoteando en una bañera).

El ángulo de fase simplemente significa que partes de la onda están por delante de otras, y el ángulo es más o menos como la diferencia de zona horaria. A las 6 am, sale el sol, etc., es una actividad que se realiza en ese momento. Pero si son las 6 am allí, podrían ser las 3 pm aquí, y estamos 9 horas por delante de usted. Eso significa que estamos obteniendo cosas que suceden 9 horas más tarde que usted, y 9 horas es la diferencia de fase.

Primero intente esto, lo que llamo los experimentos de física más simples del mundo. Estire una banda de goma entre dos dedos de una mano y sáquela con otra mano. Lo que observa es una onda estacionaria y está viendo un modo o una combinación de modos en juego.

Ref-Cómo levitar cosas con sonido?

Ahora que lo hemos eliminado, una onda estacionaria puede significar cosas diferentes en diferentes corrientes de estudio. Encontrará que esto es vibración, acústica o incluso electromagnetismo. Siempre estaría relacionado con alguna variable de campo que oscila en el espacio y el tiempo.

La fase proporciona la posición relativa de las ondas en el espacio y el tiempo en el origen del tiempo, es decir, t = 0. Entonces, si tiene dos ondas, una comienza en t = 0 y la otra en t = 1s, se desplazarán en el espacio ya que la primera ola se habría movido hacia adelante en este 1s.

Una onda estacionaria es lo que obtienes como resultado de la adición de dos ondas. El ejemplo más simple es en un horno de microondas, donde si retira la placa giratoria y coloca un trozo de queso, notará que se calienta de manera desigual. Lo que sucede es que hay puntos calientes y puntos fríos. Los puntos fríos son donde una onda se encuentra con su reflejo, el reflejo en algún punto será negativo y cancelará la onda entrante positiva, lo que no generará voltaje neto en ese punto.

Ishan da una buena explicación; Te enviaré al capítulo La guía del escéptico a la física sobre ONDAS, especialmente las secciones sobre Ondas estacionarias y fasores.

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