transversale en longitudinale golven

vivian stelde deze vraag op 04 mei 2011 om 15:32.

Hallo :)

Kan iemand mij uitleggen wat een transversale golf en een longitudinale golf is? En wat het verschil is tussen die twee? Misschien dat het uitleggen helpt om mij een aantal voorbeelden te geven?

Ik heb veel op internet gezocht (ook filmpjes) en in de theorie de definitie opgezocht van deze twee begrippen maar ik lijk het maar niet te begrijpen: :/

 

 

 

Reacties

Niels op 04 mei 2011 om 22:47

Hoi!

Transversale golven en longitudinale golven zijn allebei lopende golven. Dat betekent dat er trillingsenergie wordt doorgegeven, en er zijn trillende golven voor nodig. Het treedt op langs oppervlakten van vaste stoffen en vloeistoffen, of bij veren/koorden/snaren. Dat was dus een overeenkomst.

Ik denk dat je vraag meer was wat de verschillen zijn. Een voorwaarde voor het ontstaan van transversale golven is dat deeltjes aan elkaar vast moeten zitten. Het ene deeltje kan het andere deeltje zo omhoog of omlaag trekken.

Het laat deeltjes bovendien trillen in een richting die loodrecht staat op de voortplantingssnelheid van de golf. Als je bijvoorbeeld een veer of een koord omhoog of omlaag trekt, dan is de voortplantingssnelheid dus naar rechts of naar links.



 Als je punten op de lijn zou tekenen, voeren ze dus (na elkaar) dezelfde beweging uit. Je kan hier een frequentie f en een amplitude A stellen,mits er geen demping is!
Ook een golflengte kan je hier stellen, zie figuur onderaan. Er is een formule voor ook: lapda (golflengte) x f (frequentie) = v (snelheid van de lopende golf). Bij een lopende golf is de golflengte gelijk aan de trillingstijd. De frequentie is 1/trillingstijd. Dus als de trillingstijd 0,5s is, dan is de frequentie 2Hz (frequentie is altijd in Hertz).

Dan nu de longitudinale golven. Bij deze golven hoeven de deeltjes niet per se aan elkaar gekoppeld te zijn. Er zijn verdichtingen/verdunningen. Bij dit soort golven laat het deeltjes trillen in dezelfde richting als de voortplantingssnelheid van de golf. Neem bijvoorbeeld een voorwerp (een IKEA kast):
 Je slaat er op de linkerkant van de kast tegenaan (rode pijltje). De kast schuift naar rechts (groene pijltje).

Of neem bijvoorbeeld een spiraalveer.


 Je drukt hem naar rechts. De hele veer zal niet in een keer naar rechts verschuiven. Dat gaat in 'golven'. Je moet opmerken: elke winding van de spiraalveer blijft gemiddeld op zijn plek. Als je de plaats van alle windingen bij elkaar optelt en deelt door het aantal windingen, zal er niets veranderd zijn. Afzonderlijk verschuiven ze echter in de vorm van een longitudinale golf. Ook hier heb je een golflengte, golfsnelheid en frequentie. Een golflengte zal alleen niet precies een winding zijn.

Een heel verhaal. Nu even samengevat. Bij transversale golven moeten de deeltjes aan elkaar vast zitten. Transversale golven laat deeltjes trillen in richting loodrecht op de voortplantingsrichting van de golf. Bij longitudinale golven hoeven de deeltjes niet per se aan elkaar vast te zitten (het kan wel, bijv. de kast). Verder laat het deeltjes trillen in dezelfde richting als de voortplantingsrichting.

Hopelijk helpt dit. Het is een vrij lang verhaal geworden :) Doe er wat leuks mee en misschien succes bij de examens!

Groeten,

Theo op 05 mei 2011 om 00:03

Transversale golven zijn golfbewegingen waarbij de uitwijkingen  loodrecht op de voortbewegingsrichting plaatsvinden. Dat zie je bijvoorbeeld bij een snaar die trilt of bij watergolven.

Longitudinale golven zijn golfbewegingen waarbij de uitwijkingen in de richting van de voortbewegingsrichting plaatsvinden. De meest bekende hiervan is geluid. Luchtmoleculen worden afwisselend samengeperst en uitgerekt (onderdruk) en geven zo in je oor door drukwisselingen het geluidsignaal door.

Bij beide type golven geldt dat de materie die de golf doorgeeft (snaar, water, lucht) zichzelf niet verplaatst. De moleculen bewegen wel op- en neer of van elkaar / naar elkaar maar blijven netto op hun plaats. Alleen het signaal, "de golf", wordt doorgegeven.

 

Theo op 05 mei 2011 om 09:39

Niels, 4 mei 2011

Bij transversale golven moeten de deeltjes aan elkaar vast zitten. Transversale golven laat deeltjes trillen in richting loodrecht op de voortplantingsrichting van de golf. Bij longitudinale golven hoeven de deeltjes niet per se aan elkaar vast te zitten

Dit is niet per se waar. Golven treden ook op bij electromagnetische straling - daar is geen sprake van deeltjes maar van wisselende electrische en magnetische velden. Veel golven gaan door materie (touw, snaar, rails, water). Dan trillen de deeltjes om hun evenwichtsstand en worden hier meestal toe gebracht doordat ze (via moleculaire binding of andere krachten) door buur-deeltjes worden beinvloed.  Netto verplaatsen ze zich niet: het blijft bij trillen om de evenwichtsstand. En is de golf voorbij dan zitten de deeltjes ook weer in hun evenwichtsstand.

Een longitudinale golf verplaatst dus geen kast. Wel zou je kunnen zien dat een tik aan de ene kant het hout wat indeukt (en de koolstofatomen wat verplaatst), daar deze deuk wordt ook weer ongedaan gemaakt. De atomen geven de verplaatsing aan de buren door, en die aan hun buren enz. totdat de "deuk" zich verplaatst heeft van de ene naar de andere kant van de kast. Deze vervorming van de kast is echter zo klein dat het met het blote oog niet goed te zien is.

Vivian op 05 mei 2011 om 10:43


Bedankt voor jullie reacties! Ze zijn allebei erg duidelijk en aanvullend!

Ok wat ik hieruit begrepen heb (of niet begrepen heb):
Golven zijn trillingen van deeltjes (dus elk deeltje voert een trilling uit) die na elkaar trillen waardoor je een golfpatroon krijgt.

Ik begin met de transversale golf.
Zie een koord als een lange rij moleculen.
Ik houd met mijn hand het begin van het koord vast.
Mijn hand en mijn koord staan nu in hun evenwichtsstand.
Als mijn hand omhoog beweegt, naar de uiterste stand en weer terug naar de evenwichtsstand, dan wordt deze beweging (omhoog en omlaag) doorgegeven aan het eerste molecuul, en zo steeds na elkaar. Na elkaar, omdat het tijd kost om de energie door te geven. Maar eigenlijk, beweegt elk molecuul dus net zoals mijn hand had gedaan, omhoog, naar de uiterste stand en terug naar de evenwichtsstand en even snel.
Nu is de voortplantingsrichting in deze koord naar rechts en de moleculen bewegen omhoog en omlaag. Omdat ze aan elkaar vastzitten, trekt de ene molecuul een molecuulbuur mee omhoog of omlaag, oftewel de energie wordt doorgeven (ik zie het als een wave mensen in een stadium die aan elkaar vastzitten en wanneer jij opstaat om enthousiast te juichen, wordt je buur omhoog getrokken, en daarna zijn buur ook. Moet je alleen wel veel energie hebben)

Nu de longitudinale golf.
Zie een veer als een lange rij moleculen.
Ik trek met mijn hand het eerste molecuul uit zijn evenwichtsstand naar links, en geef hem een duw naar rechts. Molecuul 1 gaat naar rechts, stoot molecuul 2 aan, molecuul 1 gaat langs zijn evenwichtsstand naar links en dan weer terug naar zijn evenwichtsstand (toch?) maar molecuul 2 heeft dan weer molecuul 3 een duw gegeven en molecuul 2 voert dezelfde beweging uit als molecuul 1, enzovoort. Ook hier volgen ze beweging van mijn hand. Maar dit snap ik nog niet helemaal maar want met mijn hand zou ik alleen naar rechts gaan, terwijl de deeltjes links én rechts van hun evenwichtsstand trillen.
De voortplantingsrichting is naar rechts en moleculen bewegen ook naar rechts en links.

Ik hoop dat dit klopt.

Maar even het voorbeeld van de kast. Als je links op de kast slaat, trillen de deeltjes wel en wordt hij doorgegeven naar de moleculen rechts van de kast, maar dat de kast hierdoor naar rechts beweegt, vind ik een beetje vreemd. Dit zegt nog niet of de deeltjes loodrecht op de voortplantingssnelheid bewegen of in de richting van de voortplantingssnelheid.
Of misschien een ander voorbeeld: een glazen tafel waar op je slaat. Als je aan het begin van de tafel slaat, dan is de trilling twee meter verder nog merkbaar (twee meter verder heb ik plastic op de tafel gelegd en dit maakt geluid) Hoe worden deze trillingen doorgegeven (longitudinaal, of transversaal, of beide?) ? En zou je dit kunnen bewijzen? (sorry, ik blijf nieuwsgierig.)

 

 

Theo op 05 mei 2011 om 18:08

Transversaal: OK

Longitudinaal: je trekt een deeltje naar links en daarmee uit zijn evenwichtstoestand (creeert daarmee een verminderd aantal deeltjes/lengte). Daarna laat je los. Je duwt dus niet terug naar rechts!  Omdat het deeltje uit de evenwichtstoestand is zal het naar die positie terug bewegen.  Bij het trekken naar links zullen ook de buurdeeltjes rechts van het getrokken deeltje naar links gaan bewegen door de onderlinge wisselwerking. Ze gaan nog naar links als jouw losgelaten deeltje weer naar rechts beweegt. Evenlater gaan die buren ook naar rechts: de verdunning (minder deeltjes/lengte) en verdichting (meer deeltjes/lengte) worden zo doorgegeven.
Geen "wave" in het stadion maar meer een rauwdouwer in het gangpad die iemand van zijn plaats duwt en die op de stoel van de buurman doet belanden, die dan ook weer moet opschuiven. Ondertussen geeft de eerste weggeduwde de rauwdouwer een zet terug en neemt zijn eigen plaats weer in. Zodat de buurman evenlater ook op zijn eigen plaats kan zitten. Heel even zitten ze dichter op elkaar en later minder dicht tot uiteindelijk weer iedereen op zijn eigen plek zit (en de rauwdouwer weer in het gangpad staat).

Longitudinale golven zijn wat moeilijker voor te stellen, maar probeer eens een slinky (zo'n slappe ronde veer met veel wikkelingen) en trek die uit/duw hem in en zie hoe de verdichtingen en  verdunningen langs de veer opschuiven.

Kijk maar eens bij de applet http://home.kpn.nl/h.bruning/applets/lgolf/lgolf.htm die het wat visueler maakt.

De kast beweegt niet. Doe het thuis maar na. Geef een tik links en een tijdelijke indrukking van de kast (niet zichtbaar met het blote oog) wordt van links naar rechts doorgegeven terwijl het aantikpunt weer in de evenwichtsstand gaat staan. Aan het rechtereinde buikt de kast even uit, drukt daardoor de lucht weer in en de golf gaat door de lucht verder en in je oor hoor je een "tok".

Bij de tafel: als je een tik bovenop het blad geeft (zoals een trommelvel) dan trilt het tafelblad transversaal. Het blad staat afwisselend bol en hol. Het blad zal beurtelings de lucht erboven indrukken of intrekken: het produceert een longitudinale geluidsgolf. Die je kunt horen.
Tik je het tafelblad aan de zijkant aan dan vervormt het blad binnen het vlak van het blad. Het staat niet hol of bol maar is soms ineengedrukt en soms uitgerekt (ook niet goed zichtbaar met het blote oog). Die golf komt aan de andere rand van het tafelblad en zal opnieuw de lucht daar indrukken of uittrekken en produceert dan ook weer een longitudinale golf in lucht: geluid.

In de praktijk zal het meestal een mengvorm van beiden zijn. Maar beiden resulteren in een geluidsgolf in de lucht die je dan kunt horen.

Jan op 05 mei 2011 om 18:14

Vivian, 5 mei 2011

 een glazen tafel waar op je slaat. Als je aan het begin van de tafel slaat, dan is de trilling twee meter verder nog merkbaar (twee meter verder heb ik plastic op de tafel gelegd en dit maakt geluid) Hoe worden deze trillingen doorgegeven (longitudinaal, of transversaal, of beide?) ? En zou je dit kunnen bewijzen? (sorry, ik blijf nieuwsgierig.)  

Dag Vivian,

Nooit verontschuldigen voor nieuwsgierigheid als het om dit soort zaken gaat.

Je vraag is best een lastige, een echt eenduidig antwoord heb ik er niet op. Ik denk dat het er een beetje van af hangt, bedenk in dit geval of de stof glas trilde (en dan zal dat hoofdzakelijk longitudinaal zijn) of dat de glazen tafel als geheel trilde, en dan zal er een transversale golf langs de tafel lopen. Zo'n beetje het verschil tussen: geef ik een klap tegen een stalen blok, of tegen een stalen snaar. Ik denk dat de dikte van het materiaal in de voortplantingsrichting een grote rol speelt in hoe de verstoring van het evenwicht (en dat is eigenlijk een golf) zich voortplant.

Groet, Jan

vivian op 05 mei 2011 om 23:35

Nogmaals: erg duidelijk. De verdunning (minder deeltjes/lengte) en verdichting (meer deeltjes/lengte), deed een of andere manier het kwartje vallen. Leuk dat de golven die worden doorgegeven van vaste stof naar luchtdeeltjes gaan, en dat we dat laatste kunnen waarnemen. En ik snap het nu. Bedankt voor jullie hulp :) en ga zo door, want jullie maken de natuurkunde een leuk vak! groetjes

 

 

Timmy op 01 juli 2014 om 20:12

De dikte van het materiaal bepaalt niet hoe snel geluid erdoor gaat. De densiteit van het materiaal wel. Vb de geluidsnelheid door 20 cm staal is even hoog dan door 100 cm staal. De enige andere factoren die invloed hebben zijn temperatuur en de invalshoek. Longitudinaal geluid en sneller dan transversaal geluid. 

Theo op 01 juli 2014 om 22:52

Transversaal geluid????? Geluid is longitudinaal.

Zoals je terecht opmerkt: net zo als dichtheid een eigenscha van (homogeen) materiaal is (dichtheid verandert niet of je 10 kg of 80 kg van een materiaal neemt), is ook de geluidsnelheid alleen van type materiaal afhankelijk - niet van de lengte of dikte ervan.

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Roos heeft drieëntwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)