Verschil tussen stationaire en progressieve golven

Belangrijkste verschil - Stationaire versus progressieve golven

De oscillatie van deeltjes in een golf bevat wat energie. Afhankelijk van wat er gebeurt met de energie in een golf, kunnen we golven in stationaire golven (staande golven) en progressieve golven (lopende golven) classificeren. De grootste verschil tussen stationaire en progressieve golven is dat progressieve golven dragen energie over van de ene plaats naar de andere terwijl stationaire golven overbrengen geen energie van de ene plaats naar de andere.

Wat zijn Progressive Waves (Traveling Waves)

Geleidende golven brengen energie van de ene plaats naar de andere over, zonder de materie over te dragen. In progressieve mechanische golven verplaatst een oscillerend molecuul een deel van zijn energie naar het volgende molecuul en vervolgens begint dat molecuul ook te oscilleren. Deze molecule draagt ​​nu energie over naar de volgende molecule, ... en zo wordt de energie langs de golf overgedragen. In het geval van elektromagnetische golven dragen de veranderingen in de elektrische en magnetische velden de energie van de golf.

De licht dat van de zon komt, is een voorbeeld van een progressieve golf. De oscillaties in de elektrische en magnetische velden brengen energie helemaal van de zon naar de aarde. In een progressieve golf zijn twee naburige punten nooit in fase met elkaar. Stel dat een punt A langs de golf zich in een specifieke fase bevindt. Als A een naburig punt B heeft en als de golf wordt gepropageerd in de richting van A naar B, dan krijgt punt B A's fase een moment nadat A dat wel doet. Terwijl dit gebeurt, verandert A ook zijn fase, dus A en B zullen nooit in fase zijn met elkaar. Als A dus zijn "amplitude" (dat wil zeggen maximale verplaatsing van het evenwicht) op een bepaald moment verwerft, verwerft B bijgevolg haar amplitude een moment later, maar tegen die tijd is A niet langer op de amplitudewaarde.

Wat zijn stationaire golven (staande golven)

Stationaire golven overbrengen geen energie van de ene plaats naar de andere. In plaats daarvan 'slaan' ze hun energie op één plaats op. Stationaire golven worden gevormd wanneer twee progressieve golven met dezelfde frequentie en vergelijkbare amplituden, die in tegengestelde richtingen reizen, elkaar storen. Als je naar een staande golf kijkt, lijkt het alsof het is gemaakt van "loops". De "middles" van deze loops worden genoemd buiken en de "randen" van deze lussen worden genoemd nodes, zoals hieronder getoond:

Stationaire golven: knooppunten en antinodes

Knopen vormen op plaatsen waar de twee progressieve golven interfereren tegenfase. Antinodes vormen op plaatsen waar de twee progressieve golven interfereren in fase. Merk op dat dit type stabiel patroon alleen op specifieke frequenties wordt gevormd, genaamd harmonische frequenties. Bij andere frequenties is de faserelatie tussen de twee progressieve golven op geen enkel punt niet constant en zou je dus geen duidelijk, stabiel patroon kunnen zien. Deze volgende video biedt een geweldige demonstratie, die laat zien hoe een staande golf wordt gevormd op een trillende kabel.

In stationaire golven is elk punt "binnen een lus" (dat wil zeggen tussen twee opeenvolgende knooppunten) in fase. Dit betekent dat alle oscillaties tegelijkertijd de amplitude bereiken. Geen twee aangrenzende punten langs een stationaire golf hebben echter dezelfde amplitude. Een punt op een antinode heeft de maximale amplitude terwijl een punt op een knooppunt een amplitude heeft van 0. Punten in twee "naburige lussen" in een stationaire golf staan ​​in tegenfase met elkaar. De afstand tussen twee opeenvolgende knooppunten (of twee opeenvolgende antinodes) in een stationaire golf is gelijk aan de helft van de golflengte.

Golven geproduceerd door gitaarsnaren zijn stationaire golven. Wanneer je een snaar plukt, creëer je een progressieve golf die langs de snaar loopt en gereflecteerd wordt aan het einde van de snaar. De oorspronkelijke golf interfereert met de gereflecteerde golf en vormt een stationaire golf. Fluiten en andere blaasinstrumenten produceren ook stationaire golven. Deze stationaire golven worden geproduceerd door de oscillatie van luchtmoleculen in de luchtkolommen in die instrumenten.

Verschil tussen stationaire en progressieve golven

Energieoverdracht

Progressieve golven energie overdragen van de ene plaats naar de andere, zonder de zaak over te dragen.

Stationaire golven breng geen energie over van de ene plaats naar de andere.

Faseverhouding tussen naburige punten

In progressieve golven, twee naburige punten zitten niet in dezelfde fase.

In stationaire golven, alle punten tussen twee opeenvolgende knooppunten bevinden zich in dezelfde fase.

Amplitude

In progressieve golven, elk punt bereikt dezelfde amplitude.

In stationaire golven, verschillende punten bereiken verschillende amplituden.

Afbeelding Met dank

"Standing Wave met knooppunt en antinode getoond ..." door Vegar Ottesen (Eigen werk) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons