¿Por qué hay un cambio de fase de 180∘180∘180^{\circ} para una onda transversal y ningún cambio de fase para una onda longitudinal al reflejarse en una pared rígida?

¿Por qué cuando una onda transversal se refleja desde una superficie 'rígida', sufre un cambio de fase de π radianes, mientras que cuando una onda longitudinal se refleja en una superficie rígida, no muestra ningún cambio de fase? Por ejemplo, si un pulso de onda en forma de cresta se envía por una cuerda estirada cuyo otro extremo está unido a una pared, se refleja como un valle. Pero si se envía un pulso de onda por una columna de aire cerrada en un extremo, la compresión regresa como compresión y la rarefacción regresa como rarefacción.

Actualización: tengo una explicación (proporcionada por Pygmalion) de lo que sucede a nivel molecular durante la reflexión de una onda de sonido desde un límite rígido. Las partículas en el límite no pueden vibrar. Por lo tanto, se genera una onda reflejada que interfiere con la onda que se aproxima para producir un desplazamiento cero en el límite rígido. Creo que esto también es cierto para las ondas transversales. Por lo tanto, en ambos casos, hay un cambio de fase de π en el desplazamiento de la partícula reflejada en la frontera. Pero sigo sin entender por qué no hay cambio de fase en la variación de presión. ¿Alguien puede explicar esto correctamente?

Respuestas (3)

¡Gran pregunta!

Es posible que haya aprendido que la amplitud de la compresión y la amplitud de los desplazamientos de partículas no son sinónimos. De hecho, la amplitud máxima de la presión y la amplitud máxima de los desplazamientos de partículas están desfasadas para π / 2 . y dos veces π / 2 (uno para el original y otro para la onda reflejada) da cuenta de la falta π en el cambio de fase del desplazamiento de partículas.

Imagínese, esa rarefacción viaja hacia la pared, que está en el lado derecho. En el momento en que la ola golpea la pared, se deja un desplazamiento máximo de rarefacción, es decir π / 2 detrás de él Lo mismo es cierto para la onda reflejada, es decir, el desplazamiento máximo queda nuevamente a la izquierda de la rarefacción, solo que la dirección de la onda es opuesta, por lo que la amplitud máxima del desplazamiento es π / 2 frente a la rarefacción.

Por lo tanto, la fase de desplazamiento de partículas cambia de fase para π , mientras que la fase de presión no cambia en absoluto en la superficie rígida.

Entonces quiere decir que, incluso cuando hablamos de una onda longitudinal, no podemos describir su cambio de fase en una superficie rígida sin especificar si es una curva de desplazamiento (cambio de 180 °) o una curva de presión (sin cambio de fase) que estamos considerando para un onda de sonido dada
@Vivekkarunakaran Sí

Aquí hay otra posible forma de explicación:

La reflexión de la ola es un proceso similar al aplastamiento de dos olas, una desde la izquierda y otra desde la derecha, que se encuentran exactamente en la superficie. Ahora, si desea que la partícula en la superficie tenga desplazamiento cero, entonces la onda de la derecha debe ser simétrica a través de esa partícula a la onda de la izquierda .

Si la onda izquierda tira hacia arriba de la partícula en la superficie , la onda derecha debe tirarla hacia abajo . Si la onda izquierda tira hacia abajo de la partícula en la superficie , la onda derecha debe tirar de ella hacia arriba .

Obviamente, el valle y la cresta coinciden.

Si la onda izquierda tira de la partícula en la superficie a la izquierda , la onda derecha debe tirarla a la derecha .

Sin embargo, tirar de la izquierda desde la izquierda y de la derecha desde la derecha corresponde a la rarefacción.

Si la onda izquierda empuja la partícula en la superficie hacia la derecha , la onda derecha debe empujarla hacia la izquierda .

Sin embargo, empujar a la derecha desde la izquierda y empujar a la izquierda desde la derecha corresponde a compresión.

Realmente amo este problema (como se mencionó anteriormente), pero esta explicación es lo más lejos que mi mente puede llegar ...

Cuando una onda transversal viaja en un medio, la velocidad de la partícula es hacia arriba y la velocidad de la onda es hacia adelante. Cuando una onda transversal se encuentra con la superficie de la pared, ejerce una fuerza hacia arriba, porque la velocidad de la onda es hacia arriba. Entonces, la pared también ejerce fuerza en dirección hacia abajo (tercera ley de Newton). Entonces, la velocidad de la partícula se invierte. Entonces, si enviamos la cresta, se refleja como si. En el caso de la velocidad de onda longitudinal y la velocidad de la partícula, ambos están en dirección hacia adelante. se encuentra con la pared, ejerce fuerza en dirección hacia adelante, por lo que la pared ejerce fuerza en dirección hacia atrás. La fase de la onda cambia en π radianes, pero la compresión permanece como cálculo.

¿Por qué hay un cambio de fase de 180∘180∘180^{\circ} para una onda transversal y ningún cambio de fase para una onda longitudinal al reflejarse en una pared rígida?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 3v