Sinusoida kontra fala prostokątna
Fale są bardzo ważnym zjawiskiem omawianym w fizyce. Fale sinusoidalne i prostokątne to dwa rodzaje fal, które są bardzo ważne w wielu dziedzinach. Fale sinusoidalne są ważne w dziedzinach takich jak elektromagnetyka, fale i wibracje, modulacja sygnału i kilka innych pól. Fala prostokątna jest bardzo ważna w komputerach i innych urządzeniach cyfrowych, reprezentacji danych, komunikacji danych i wielu innych dziedzinach. W tym artykule omówimy, czym są fale sinusoidalne i prostokątne, jak powstają, definicje fal sinusoidalnych i prostokątnych, ich podobieństwa i wreszcie różnica między falami sinusoidalnymi i prostokątnymi.
Sinusoidy
Aby zrozumieć pojęcie fali sinusoidalnej, należy najpierw zrozumieć pojęcie fali mechanicznej. Fala mechaniczna jest powodowana przez turbulencje w medium. Proste przykłady fal mechanicznych to dźwięk, trzęsienia ziemi, fale oceaniczne.
Fala to metoda propagacji energii. Energia wytworzona w turbulencji jest rozprowadzana przez fale. Fala sinusoidalna, zwana po prostu falą sinusoidalną, to fala, która oscyluje zgodnie z równaniem y=A sin (ωt – kx). Oznacza to, że migawka cząstek, na które w danym momencie wpływa fala, wyświetli zachowanie funkcji „sinus”.
Gdy fala rozchodzi się w przestrzeni, energia, którą niesie, jest również propagowana. Ta energia powoduje drgania cząstek na drodze. Można to również interpretować w odwrotny sposób, ponieważ energia jest propagowana przez oscylację cząstek. Istnieją dwa rodzaje fal progresywnych. Mianowicie fale podłużne i fale poprzeczne.
W fali podłużnej oscylacje cząstek są równoległe do kierunku propagacji. Nie oznacza to, że cząstki poruszają się z falą. Cząstki oscylują tylko wokół ustalonego punktu równowagi w przestrzeni. W falach poprzecznych drgania cząstek występują prostopadle do kierunku propagacji. Fale dźwiękowe składają się tylko z fal podłużnych, fale na strunie są poprzeczne. Fale oceaniczne to połączenie fal poprzecznych i podłużnych.
Fale kwadratowe
Fale kwadratowe są bardzo ważne w komputerach i innych urządzeniach cyfrowych. Fala prostokątna może być uważana za funkcję logiczną. Ponieważ fala prostokątna ma tylko dwa stany, jest idealna do funkcji cyfrowej. Jednak bezpośrednie utworzenie fali prostokątnej jest bardzo trudne lub niemożliwe. Szereg fal sinusoidalnych nakłada się na siebie, tworząc falę prostokątną. Jest to znane jako transformacja Fouriera. Jednak niemożliwe jest stworzenie idealnej fali prostokątnej, ponieważ wymaga nieskończonej ilości fal sinusoidalnych.
Jaka jest różnica między falami sinusoidalnymi i prostokątnymi?
• Fale sinusoidalne są generowane w naturze i można je łatwo odtworzyć ręcznie. Fale prostokątne nie są wytwarzane w sposób naturalny i wymagają nakładania się zestawu fal sinusoidalnych.
• Możliwe jest stworzenie idealnej fali sinusoidalnej, ale niemożliwe jest stworzenie idealnej fali prostokątnej.
