PhysicsWaves for iOS

Descriere

Aplicația Waves constă dintr-o colecție de cinci simulări diferite care se ocupă de valuri care călătoresc, unde staționare și bătăi. Există două simulări diferite de unde călătoare, una pentru unde transversale și alta pentru unde longitudinale. Există, de asemenea, două simulări pentru unde stătătoare, una pentru unde transversale și una pentru unde longitudinale.

Simularea 1 - Unde de călătorie transversale. Sunt prezentate două unde de călătorie independente. Puteți regla amplitudinea și frecvența fiecăreia dintre unde în mod individual. Aceasta simulează mișcarea undelor care călătoresc de-a lungul corzilor, astfel încât să puteți investiga și modul în care ajustarea tensiunii aplicate unei coarde și/sau a greutății coardei (prin masa pe unitatea de lungime) afectează valul acelui coard.

Simularea 2 - Unde stătătoare transversale. Acesta este un model de unde stătătoare pe o sfoară care este fixată (cu alte cuvinte, ținută pe loc) la ambele capete. Un exemplu de astfel de coardă ar fi o coardă de chitară sau o coardă de pian. Folosind butoanele, puteți alege între afișarea undei staționare fundamentale (frecvența cea mai joasă) sau afișarea a doua, a treia, a patra sau a cincea armonică a fundamentalei. Frecvențele armonicilor sunt multipli întregi ai frecvenței fundamentalei. Rețineți că unda staționară este o suprapunere (suma) a două unde de călătorie identice, una care se deplasează spre dreapta și alta spre stânga. Deoarece sfoara este fixată la ambele capete, undele staţionare trebuie să aibă noduri (puncte de mişcare zero) la capete.

Simulare 3 - Beats. Fenomenul bătăilor este un alt exemplu de suprapunere. În acest caz, cele două unde au frecvențe ușor diferite, așa că trec treptat de la a fi complet în fază una cu cealaltă (unde unda rezultată are o amplitudine mare) la a fi complet defazată una cu cealaltă (unde rezultată are o amplitudine mică) pentru a reveni din nou în fază. Creșterea și scăderea volumului undei este ceea ce numim bătăi - frecvența bătăilor este egală cu diferența de frecvență dintre cele două unde individuale.

Simularea 4 - Unda de calatorie longitudinala. Aceasta este o simulare a modului în care undele sonore se propagă prin aer. Partea de sus a ecranului arată o reprezentare transversală a undei care se deplasează, cu reprezentarea longitudinală sub aceasta. Unda longitudinală este prezentată trecând printr-o țeavă, dar țeava nu este necesară. Mișcarea punctelor reprezintă mișcarea medie a tuturor moleculelor de aer care se află în vecinătatea punctelor. Rețineți că nu există un flux net de molecule de aer în nicio direcție - moleculele oscilează în jurul unei poziții de echilibru, în medie, pentru a transfera energia undei prin aer.

Simularea 5 - Unde staţionare longitudinale. Această simulare arată unele dintre diferitele unde staționare care pot apărea într-o țeavă - acesta este un model a ceea ce se întâmplă în instrumentele de suflat, cum ar fi țevi de orgă, flaut, etc. Ca și în simularea 4, partea de sus a ecranului arată o reprezentare transversală a unda staționară, cu reprezentarea longitudinală prezentată mai jos. Capătul din stânga al țevii este întotdeauna deschis în această simulare și puteți alege între a lăsa capătul din dreapta deschis sau a-l închide. La un capăt deschis, moleculele de aer sunt libere să se miște, iar unda staționară are un anti-nod (un punct de deplasare maximă de la echilibru) pentru deplasarea moleculei. La un capăt închis, moleculele nu sunt libere să se miște, așa că unda staționară are un nod pentru deplasarea moleculei (adică moleculele nu se mișcă acolo). Acest lucru duce la condiții de rezonanță diferite pentru conductă, astfel încât frecvențele care produc unde staționare într-o conductă deschisă sunt diferite de frecvențele care dau unde staționare atunci când conducta are capătul închis.