¿Cómo viaja la energía más allá del primer nodo establecido en una onda estacionaria?

Question

Quería preguntar como se mencionó anteriormente que cómo puede la transferencia de energía desde el primer nodo establecido en una onda estacionaria por la superposición de dos ondas iguales y dirigidas opuestamente, es decir, cuando las ondas entran en contacto por primera vez para formar un nodo ¿cómo la segunda onda viajar más allá de la primera y establecer otros nodos, porque los nodos de acuerdo con mi libro de texto tienen cero desplazamiento por lo tanto cero energía cinética y cero movimiento

Answer 1

Hay que tener en cuenta dos efectos. En primer lugar, la onda estacionaria no surge de la nada, sino que evoluciona a partir de una onda viajera. El segundo es que la amplitud nula de la vibración en el nodo no implica que no pueda transferirse energía más allá de él. En una onda transversal, el nodo actúa como un pivote, más o menos como el pivote de un balancín: el pivote no se mueve, pero una fuerza aplicada en un extremo del balancín provoca un movimiento en el otro extremo más allá del pivote inmóvil.

Para entender el papel de un nodo en una onda longitudinal, consideremos un ejemplo de la cuna de Newton con tres bolas: si una de las bolas del extremo se eleva y se deja caer, su momento se transfiere a la bola del otro extremo, aunque la bola central no se mueva con una amplitud apreciable. En este caso, la bola central actúa como un nodo, un elemento inmóvil a través del cual pueden transferirse el momento y la energía.

Answer 2

La onda estacionaria no es más que el resultado observado de dos ondas de la misma frecuencia que viajan en direcciones opuestas e interfieren entre sí. La energía de las dos ondas no viaja "arriba y abajo", sino en la dirección de las dos ondas. Cuando las dos ondas se encuentran y están desfasadas 180 grados, se "anulan" mutuamente y aparecen como una onda estacionaria. nodo . Cuando están en fase entre sí, se suman y el pico sube y baja con la frecuencia de las ondas componentes.

Answer 3

Una onda estacionaria es una imagen "estacionaria" o de "estado estacionario" que se establece después de que muchas longitudes de onda hayan interferido.

Antes de eso, hay un movimiento no estacionario que transporta energía.

Ojo, la densidad de energía se calcula a partir de la amplitud sumaria, no como suma de dos energías de ondas opuestas :-)

Answer 4

Los nodos son ceros en la onda resultante (estacionaria). No influyen en la propagación de las ondas progresivas constituyentes. Surgen por superposición antifásica de las ondas progresivas, cuya amplitud (escalar) es distinta de cero e igual en todo el recorrido de las ondas, ¡incluso en los propios nodos! [Esa es la clave del Principio de Superposición: ¡una onda se propaga como si no hubiera otras ondas!]

Por supuesto que no podemos observe las ondas progresivas, sólo su resultante, la onda estacionaria. De hecho, ni siquiera siempre tenemos que piensa en una onda estacionaria como la superposición de ondas progresivas que se desplazan en direcciones opuestas; podemos considerarla simplemente como un conjunto de oscilaciones cuya amplitud varía suavemente de un punto a otro, con ceros en los nodos y con inversiones de fase en cada nodo.

Answer 5

Normalmente, en una ola, la energía existe en dos formas: potencial y cinética. En el caso de una cuerda estirada, la energía potencial en cualquier punto de la cuerda corresponde al desplazamiento desde la línea recta que une los dos extremos, mientras que la energía cinética corresponde a la velocidad a la que se mueve la cuerda en cada punto a lo largo de la cuerda.

En un nodo de una onda estacionaria "perfecta" en una cuerda vibrante, la cuerda no se desplaza ni se mueve, por lo que no hay energía en ese punto. Tampoco pasa energía a través de ese punto. Por supuesto, si cada una de las dos ondas que se propagan en sentido contrario se considera por separado, la energía se propaga en cada una de ellas. Pero en una onda estacionaria perfecta la propagación de energía de las dos ondas es igual y opuesta.

Sin embargo, nunca existe una onda estacionaria "perfecta". Como siempre hay pérdidas de energía debidas a la fricción, etc., las ondas que se propagan en sentido contrario no se anulan perfectamente en los nodos (que en este caso son puntos de energía mínima, no puntos de energía cero). Si se analiza en detalle la onda estacionaria resultante, se puede ver que la energía sí fluye a través de esos nodos mínimos pero no nulos.