Natuurkunde H9 sv – Golven
Par 9.1
> lopende golven:
-> ‘deeltjes’ geven de trilling als het ware aan elkaar over. Dat is een golf
-> er wordt trillingsenergie doorgegeven aan de volgende deeltjes
-> het transporteert alleen energie, geen deeltjes
-> Bij een lopende golf voeren punten na elkaar een trilling uit.
-> ieder deeltje trilt om een evenwichtsstand
-> de verplaatsing van de trilling kost tijd
-> als je een harmonische trilling maakt aan het begin, ontstaat sinusvormige lopende golven
-> de lengte van een sinus noem je golflengte -> λ (labda)
-> amplitude A van de lopende golf is hetzelfde als die van de trilling
-> de golflengte is de afstand waarover een patroon zich herhaalt ->bij harmonisch 1 volledige sinus
-> beperkt aantal golven: ‘golftrein’, ookwel puls genoemd
-> een puls is typisch ongv een halve golflengte groot, maar kan ook enkele golflengten lang zijn
> Golfsnelheid:
-> Als de trillingstijd halveert, halveert de golflengte
-> recht evenredig, mits ene golf even snel voortplant als andere: λ ~ T
-> Als snaar of koord strakker gespannen is, lopen de golven er sneller doorheen
-> de voortplantingssnelheid of golfsnelheid v is dan groter
-> Als de voortplantingssnelheid verdubbeld, verdubbeld de golflengte
-> recht evenredig, mits Trillingstijd constant blijf: v ~ λ
-> λ = v · T // λ = v // v = f · λ (-> λ = m ; v = m/s ; T = s ; f = Hz = s-1)
f
|--> afgelijd uit: s = v · t
-> T 2x groter => λ 2x groter
-> golfsnelheid 2x groter, komt de kop vd golf, het golffront, in dezelfde tijd verder => λ 2x groter
> Transversale en longitudinale golven:
-> transversale golf: patroon van bergen en dalen
-> de trillingstijd (T) vd windingen vd veer staat daarbij
loodrecht op de voortplantingsrichting vd golf
-> longitudinale golf: patroon van zogeheten verdichtingen
Golfrichting ->
(ringen dichter op elkaar) en verdunningen (ringen verder van Trillingsrichting ^/ </>
elkaar dan normaal)
-> de ringen vd veer trillen in de lengterichting, in dezelfde
richting als waarin golf voortplant
> Golven in dimensies:
-> snaren:
-> eendimensionale transversale golf: plant zich in 1 richting voort
-> voortplantingssnelheid hangt af van:
Het materiaal waarvan snaar is gemaakt
De dikte vd snaar
De spankracht vd snaar
-> Watergolven:
-> tweedimensionale transversale golf: je ziet groter wordende cirkelgolven
-> voortplantingssnelheid hangt o.a. af van:
Diepte van t water
, -> Geluidsgolven:
-> driedimensionale longitudinale golf: verspreiden zich over steeds groter wordende bollen
-> voortplantingssnelheid in lucht hangt af van:
De samenstelling
De temperatuur
De dichtheid vd lucht
-> voortplantingssnelheid van geluid / geluidssnelheid bij 20 °C in lucht is gelijk aan 343 m/s
-> Binas 15A
!! -> alle bovengenoemde golven planten zich voort door een medium, een tussenstof
-> je noemt ze mechanische golven
-> de voortplantingssnelheid hangt niet af van frequentie of amplitude, maar van de
eigenschappen van t medium waardoor de golf zich voortplant
-> Elektromagnetische golven:
-> ^ zoals licht en radiogolven hebben geen medium nodig en kunnen zich ook vacuüm
voortplanten
-> ze zijn driedimensionale transversale golven
-> voortplantingssnelheid (lichtsnelheid) c in vacuüm is gelijk aan 2,99792 · 108 m/s(binas 7A)
-> neemt af als golf in een medium komt
Par 9.2
> Het (u,t)-diagram en het (u,x)-diagram:
-> in een (u,x)-diagram kun je de golflengte en de amplitude van een
(oneindig) groot aantal punten aflezen
-> het zegt alleen iets over 1 enkel tijdstip van verschillende punten
en is dus een momentopname, een ‘foto’
-> de plaats x (hier de golflengte) staat uit tegen de uitwijking u
-> van een trilling van een fles in water kun je een (u,t)-diagram
maken
-> je kunt de trillingstijd en de amplitude aflezen van 1 enkel punt op
verschillende tijdstippen, een ‘film’ vd punt
-> t zegt alleen iets over dat punt vd golf
> informatie uit (u,x)- en (u,t)-diagrammen:
-> zowel uit (u,x)- als (u,t)- diagrammen kun je golflengten, trillingstijden
en amplitudes bepalen
Par 9.3
> Elektromagnetische velden:
-> een elektromagnetische golf is een golf waarin een elektrisch ‘veld’ en een magnetisch ‘veld’
Trillen (natuurkundige velden kun je niet zien)
-> magnetisch ‘veld’ is de ruimte om een magneet, waarin de magneet zijn kracht uitoefent
-> in de ruimte om een elektrisch geladen vw bevindt zich een elektrisch veld
-> andere geladen deeltjes ondervinden er een elektrische kracht
-> rondom een planeet of ster ondervinden massa’s gravitatiekracht: een gravitatieveld
-> een elektromagnetische golf wek je op en zend je uit door bv een lading of magneet duizend x
per sec op en neer te bewegen
-> de uitgezonden golf oefent vervolgens elektrische krachten uit
op ladingen
-> passeert t een ontvanger, antenne, dan gaan de geleidings-
elektronen in de antenne duizend x per sec op en neer
-> zo ontstaat een (kleine) wisselspanning die je kunt versterke
-> je hebt een signaal van een zender naar ontvanger verzonde
Par 9.1
> lopende golven:
-> ‘deeltjes’ geven de trilling als het ware aan elkaar over. Dat is een golf
-> er wordt trillingsenergie doorgegeven aan de volgende deeltjes
-> het transporteert alleen energie, geen deeltjes
-> Bij een lopende golf voeren punten na elkaar een trilling uit.
-> ieder deeltje trilt om een evenwichtsstand
-> de verplaatsing van de trilling kost tijd
-> als je een harmonische trilling maakt aan het begin, ontstaat sinusvormige lopende golven
-> de lengte van een sinus noem je golflengte -> λ (labda)
-> amplitude A van de lopende golf is hetzelfde als die van de trilling
-> de golflengte is de afstand waarover een patroon zich herhaalt ->bij harmonisch 1 volledige sinus
-> beperkt aantal golven: ‘golftrein’, ookwel puls genoemd
-> een puls is typisch ongv een halve golflengte groot, maar kan ook enkele golflengten lang zijn
> Golfsnelheid:
-> Als de trillingstijd halveert, halveert de golflengte
-> recht evenredig, mits ene golf even snel voortplant als andere: λ ~ T
-> Als snaar of koord strakker gespannen is, lopen de golven er sneller doorheen
-> de voortplantingssnelheid of golfsnelheid v is dan groter
-> Als de voortplantingssnelheid verdubbeld, verdubbeld de golflengte
-> recht evenredig, mits Trillingstijd constant blijf: v ~ λ
-> λ = v · T // λ = v // v = f · λ (-> λ = m ; v = m/s ; T = s ; f = Hz = s-1)
f
|--> afgelijd uit: s = v · t
-> T 2x groter => λ 2x groter
-> golfsnelheid 2x groter, komt de kop vd golf, het golffront, in dezelfde tijd verder => λ 2x groter
> Transversale en longitudinale golven:
-> transversale golf: patroon van bergen en dalen
-> de trillingstijd (T) vd windingen vd veer staat daarbij
loodrecht op de voortplantingsrichting vd golf
-> longitudinale golf: patroon van zogeheten verdichtingen
Golfrichting ->
(ringen dichter op elkaar) en verdunningen (ringen verder van Trillingsrichting ^/ </>
elkaar dan normaal)
-> de ringen vd veer trillen in de lengterichting, in dezelfde
richting als waarin golf voortplant
> Golven in dimensies:
-> snaren:
-> eendimensionale transversale golf: plant zich in 1 richting voort
-> voortplantingssnelheid hangt af van:
Het materiaal waarvan snaar is gemaakt
De dikte vd snaar
De spankracht vd snaar
-> Watergolven:
-> tweedimensionale transversale golf: je ziet groter wordende cirkelgolven
-> voortplantingssnelheid hangt o.a. af van:
Diepte van t water
, -> Geluidsgolven:
-> driedimensionale longitudinale golf: verspreiden zich over steeds groter wordende bollen
-> voortplantingssnelheid in lucht hangt af van:
De samenstelling
De temperatuur
De dichtheid vd lucht
-> voortplantingssnelheid van geluid / geluidssnelheid bij 20 °C in lucht is gelijk aan 343 m/s
-> Binas 15A
!! -> alle bovengenoemde golven planten zich voort door een medium, een tussenstof
-> je noemt ze mechanische golven
-> de voortplantingssnelheid hangt niet af van frequentie of amplitude, maar van de
eigenschappen van t medium waardoor de golf zich voortplant
-> Elektromagnetische golven:
-> ^ zoals licht en radiogolven hebben geen medium nodig en kunnen zich ook vacuüm
voortplanten
-> ze zijn driedimensionale transversale golven
-> voortplantingssnelheid (lichtsnelheid) c in vacuüm is gelijk aan 2,99792 · 108 m/s(binas 7A)
-> neemt af als golf in een medium komt
Par 9.2
> Het (u,t)-diagram en het (u,x)-diagram:
-> in een (u,x)-diagram kun je de golflengte en de amplitude van een
(oneindig) groot aantal punten aflezen
-> het zegt alleen iets over 1 enkel tijdstip van verschillende punten
en is dus een momentopname, een ‘foto’
-> de plaats x (hier de golflengte) staat uit tegen de uitwijking u
-> van een trilling van een fles in water kun je een (u,t)-diagram
maken
-> je kunt de trillingstijd en de amplitude aflezen van 1 enkel punt op
verschillende tijdstippen, een ‘film’ vd punt
-> t zegt alleen iets over dat punt vd golf
> informatie uit (u,x)- en (u,t)-diagrammen:
-> zowel uit (u,x)- als (u,t)- diagrammen kun je golflengten, trillingstijden
en amplitudes bepalen
Par 9.3
> Elektromagnetische velden:
-> een elektromagnetische golf is een golf waarin een elektrisch ‘veld’ en een magnetisch ‘veld’
Trillen (natuurkundige velden kun je niet zien)
-> magnetisch ‘veld’ is de ruimte om een magneet, waarin de magneet zijn kracht uitoefent
-> in de ruimte om een elektrisch geladen vw bevindt zich een elektrisch veld
-> andere geladen deeltjes ondervinden er een elektrische kracht
-> rondom een planeet of ster ondervinden massa’s gravitatiekracht: een gravitatieveld
-> een elektromagnetische golf wek je op en zend je uit door bv een lading of magneet duizend x
per sec op en neer te bewegen
-> de uitgezonden golf oefent vervolgens elektrische krachten uit
op ladingen
-> passeert t een ontvanger, antenne, dan gaan de geleidings-
elektronen in de antenne duizend x per sec op en neer
-> zo ontstaat een (kleine) wisselspanning die je kunt versterke
-> je hebt een signaal van een zender naar ontvanger verzonde
