Бегущая волна
Автор Дмитрий Смирнoff задал вопрос в разделе ВУЗы, Колледжи
Чем отличается бегущая волна от стоячей и получил лучший ответ
Ответ от Elena Ivleva[эксперт]
Стоя́чая волна́ — колебания в распределенных колебательных системах с характерным расположением чередующихся максимумов (пучностей) и минимумов (узлов) амплитуды. Практически такая волна возникает при отражениях от преград и неоднородностей в результате наложения отражённой волны на прямую.
Главное отличие от бегущей волны заключается в том, что в стоячей волне не происходит переноса энергии, а лишь перекачка одного вида энергии в другой (как в колебаниях) . Например, электрической энергии в магнитную, кинетической — в потенциальную и т. п. Частота при этом по сравнению с прямой волной удваивается.
Если волны, бегущие по струне во встречных направлениях, имеют синусоидальную форму, то при определенных условиях они могут образовать стоячую волну.
Пусть струна длины l закреплена так, что один из ее концов находится в точке x = 0, а другой – в точке x = l (рис. 2.6.5). В струне создано натяжение T.
Образование стоячей волны 5
Рисунок 2.6.5. Образование стоячей волны в струне, закрепленной на обоих концах.
По струне одновременно распространяются в противоположных направлениях две волны одной и той же частоты:
y1(x, t) = A cos (ωt + kx) – волна, бегущая справа налево;
y2(x, t) = –A cos (ωt – kx) – волна, бегущая слева направо.
В точке x = 0 (один из закрепленных концов струны) падающая волна y1 в результате отражения порождает волну y2. При отражении от неподвижно закрепленного конца отраженная волна оказывается в противофазе с падающей. Согласно принципу суперпозиции
y = y1 + y2 = (–2A sin ωt) sin kx.
Это и есть стоячая волна. В стоячей волне существуют неподвижные точки, которые называются узлами. Посередине между узлами находятся точки, которые колеблются с максимальной амплитудой. Эти точки называются пучностями. Оба неподвижных конца струны должны быть узлами.
БЕГ? УЩАЯ ВОЛН? А — волновое возмущение, изменяющееся во времени t и пространстве z согласно выражению
Y(z,t) = A(z, t) sin (kz - wt + j), где A (z,t) — амплитудная огибающая волны, k — волновое число, j — фаза колебаний. Фазовая скорость vp этой волны дается выражением
vp = w/k = lj, где l — длина волны.
Стоячая волна является частным случаем бегущей волны, когда ее фазовая скорость равна нулю. В отличие от стоячей волны, бегущая волна при распространении в среде переносит энергию. Бегущая волна может распространяться как в свободном пространстве, так и вдоль каких-либо линий; например, упругая волна — вдоль стержня, струны, столба жидкости и т. д. ; электромагнитная — вдоль электрической линии, кабеля, волновода и т. п.