Κύμα με μόνο δύο ταλαντωτές: Το μήκος κύματος

Γιατί μας ενδιαφέρει: Τα χαρακτηριστικά του κύματος μπορούν να μελετηθούν σε ένα απλό σύστημα δύο ταλαντωτών. (Δείτε επίσης: Κύμα με μόνο δύο ταλαντωτές: Η ταχύτητα του κύματος.)

Στο πρώτο Σχήμα φαίνονται δύο πανομοιότυποι, ανεξάρτητοι μεταξύ τους ταλαντωτές, που ηρεμούν στη θέση ισορροπίας τους, x_1 και x_2, αντίστοιχα. Στο δεύτερο Σχήμα τα σώματα εκτελούν κατακόρυφη ταλάντωση με απομακρύνσεις αντίστοιχα y_1=A\,\eta\mu\,(\omega t-2\pi\frac{x_1}{\lambda}) y_2=A\,\eta\mu\,(\omega t-2\pi\frac{x_2}{\lambda}), όπου \lambda είναι το μήκος του ευθύγραμμου τμήματος που φαίνεται στο Σχήμα. Δηλαδή η αρχική φάση κάθε ταλαντωτή εξαρτάται από το λόγο από της τιμής της θέσης ισορροπίας του ταλαντωτή πάνω στον άξονα x προς το μήκος \lambda, δηλαδή η φάση εξαρτάται από την ποσότητα \frac{x}{\lambda}. Όταν x_2-x_1 = \kappa \lambda, όπου \kappa =0, \pm 1, \pm 2,... να αποδείξετε ότι

(α) Κάθε χρονική στιγμή η διαφορά φάσης μεταξύ των δύο ταλαντωτών είναι: \phi_1-\phi_2= 2\kappa\pi.

(β) Κάθε χρονική στιγμή ισχύει y_2=y_1, δηλαδή οι δύο ταλαντωτές κινούνται πανομοιότυπα.

Απαντήσεις

(α)

\phi_1-\phi_2 = \omega t-2\pi\frac{x_1}{\lambda}- (\omega t-2\pi\frac{x_2}{\lambda}) \Rightarrow

\phi_1-\phi_2 = 2\pi\frac{x_2-x_1}{\lambda}\Rightarrow

\phi_1-\phi_2 = 2\pi\frac{\kappa \lambda}{\lambda}\Rightarrow

\phi_1-\phi_2= 2\kappa\pi

(β)

Επειδή x_2-x_1 = \kappa \lambda \Rightarrow, x_2=x_1 + \kappa \lambda προκύπτει:

y_2=A\,\eta\mu\,(\omega t-2\pi\frac{x_2}{\lambda})\Rightarrow

y_2=A\,\eta\mu\,(\omega t-2\pi\frac{x_1 + \kappa \lambda}{\lambda})\Rightarrow

y_2=A\,\eta\mu\,(\omega t-2\pi\frac{x_1}{\lambda} - 2\pi\frac{\kappa \lambda}{\lambda})\Rightarrow

y_2=A\,\eta\mu\,(\omega t-2\pi\frac{x_1}{\lambda} - 2\kappa \pi)

Επειδή \kappa =0, \pm 1, \pm 2,... \,, από την προηγούμενη σχέση προκύπτει:

y_2=A\,\eta\mu\,(\omega t-2\pi\frac{x_1}{\lambda})\Rightarrow

y_2=y_1.

Πρότυπα Θέματα Φυσικής

Ευρετήριο


Discover more from Πρότυπα Θέματα Φυσικής

Subscribe to get the latest posts sent to your email.

Απάντηση

Discover more from Πρότυπα Θέματα Φυσικής

Subscribe now to keep reading and get access to the full archive.

Continue reading

Discover more from Πρότυπα Θέματα Φυσικής

Subscribe now to keep reading and get access to the full archive.

Continue reading