Dalgalar
Dalga, maddeyi bütünüyle beraberinde taşımadan enerji ve momentum taşıyan yayılan bir bozuntudur. Periyodik dalga için v = fλ. Frekansı kaynak, hızı büyük ölçüde ortam belirlediği için dalga başka ortama geçtiğinde genellikle f sabit kalır ve λ değişir.
Görsel model
Şema kavramsaldır; ölçekler birebir fiziksel ölçek değildir.
Etkileşimli hesaplama
Genlik, periyot ve faz
Genlik en büyük sapma, T bir tam çevrimin süresi ve f = 1/T’dir. Faz, salınımın çevrim içindeki konumunu belirtir. Basit sinüzoidal dalgada λ/2 konum farkı π rad faz farkına karşılık gelir.
Her uygulamada önce sistem, başlangıç-son durumları ve birimler açıkça tanımlanmalıdır. Boyutsal tutarlılık güçlü bir denetimdir: yalnız aynı boyuttaki nicelikler toplanabilir ve kullanılan işaret seçilen fiziksel yönle uyumlu olmalıdır. Bu kontrol sayısal sonuçtan önce birçok hatayı yakalar.
Enine ve boyuna dalgalar
Enine dalgada yerel titreşim yayılma yönüne dik, boyuna dalgada paraleldir. Bu sınıflandırma ortam parçacıklarının hareketine ilişkindir; çizilmiş grafiğin dalgalı görünmesine göre yapılmaz.
Bir denklem fiziksel modelin yerine geçmez. Sayıları yerleştirmeden önce hangi değişkenlerin sabit olduğu, hangi etkileşimlerin sisteme katıldığı ve büyüklüğün skaler mi vektörel mi olduğu belirlenmelidir. Matematiksel olarak doğru bir işlem, yanlış modele uygulanırsa fiziksel olarak yanlış sonuç verir.
Üst üste binme ve girişim
Doğrusal ortamda farklı dalgaların anlık yer değiştirmeleri toplanır. Aynı faz yapıcı girişim, zıt faz kısmi veya tam sönüm oluşturabilir. Örtüşmeden sonra dalgalar kendi özellikleriyle yayılmayı sürdürür.
Deneysel nicelikler sonlu duyarlılıkla ölçülür. Alet seçimi, kalibrasyon, ısı ya da sürtünme kayıpları ve çevre koşulları sonucu etkileyebilir. Verilerin haklı çıkarmadığından daha fazla basamak yazmak ölçümün gerçek bilgi içeriğini artırmaz.
Duran dalga ve rezonans
İki ucu sabit telde duran dalga için L = nλ/2 ve doğal frekanslar fn = nv/(2L)’dir. Sürücü frekansı doğal frekansa yaklaştığında genlik büyük ölçüde artabilir; bu olaya rezonans denir.
Her basit modelin bir geçerlilik aralığı vardır. Basınç, hız, derinlik, sıcaklık veya genlik çok büyütüldüğünde ilk hangi varsayımın bozulacağını sormak gerekir. Modelin sınırlarını belirtmek, ana bağıntıyı vermek kadar bilimsel açıklamanın bir parçasıdır.
Hız ve dispersiyon
Dalga hızı ortam parçacıklarının hızı değildir. Dispersif ortamda farklı frekansların faz hızları farklı olabilir ve dalga paketi biçim değiştirebilir. Her tek frekanslı bileşen için yine v = fλ geçerlidir.
Son olarak büyüklük mertebesi ve sınır durum kontrol edilir. Bir parametre sıfıra indirilir ya da iki katına çıkarılırsa öngörülen değişim mekanizmayla uyumlu olmalıdır. Bu basit kontrol yanlış işaret, birim veya orantıyı daha karmaşık analize geçmeden ortaya çıkarabilir.
Alıştırmalar
Alıştırma 1
f = 50 Hz ve λ = 0,80 m. v nedir?
Çözüm: 40 m·s⁻¹.
Alıştırma 2
T = 0,020 s. f nedir?
Çözüm: 50 Hz.
Alıştırma 3
Yeni ortamda hız yarıya düşüyor, f değişmiyor. λ ne olur?
Çözüm: Yarıya düşer.