Sine Wave vs Square Wave
Fale to bardzo ważne zjawisko omawiane w fizyce. Fale sinusoidalne i prostokątne to dwa rodzaje fal, które są bardzo ważne w wielu dziedzinach. Fale sinusoidalne są ważne w takich dziedzinach, 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 kwadratowe, skąd się biorą, definicje fal sinusoidalnych i prostokątnych, ich podobieństwa i wreszcie różnicę między falami sinusoidalnymi i kwadratowymi.
Sinusoidy
Aby zrozumieć pojęcie fali sinusoidalnej, należy najpierw zrozumieć pojęcie fali mechanicznej. Fala mechaniczna jest wywoływana przez turbulencje w ośrodku. Prostymi przykładami fal mechanicznych są dźwięki, trzęsienia ziemi, fale oceanu.
Fala to metoda rozchodzenia się energii. Energia wytworzona w turbulencji jest propagowana przez fale. Fala sinusoidalna, zwana po prostu falą sinusoidalną, to fala oscylująca zgodnie z równaniem y = A sin (ωt - kx). Oznacza to, że migawka cząstek, na które działa fala w danym czasie, pokaże zachowanie funkcji „sinus”.
Gdy fala rozchodzi się w przestrzeni, przenoszona jest również energia, którą przenosi. Ta energia powoduje oscylacje cząstek po drodze. Można to również zinterpretować odwrotnie, ponieważ energia jest propagowana przez oscylacje cząstek. Istnieją dwa rodzaje fal progresywnych. Mianowicie fale podłużne i poprzeczne.
Na fali podłużnej oscylacje cząstek są równoległe do kierunku propagacji. Nie oznacza to, że cząsteczki poruszają się wraz z falą. Cząstki oscylują tylko wokół ustalonego punktu równowagi w przestrzeni. W falach poprzecznych oscylacja cząstek następuje prostopadle do kierunku propagacji. Fale dźwiękowe składają się tylko z fal podłużnych, fale na strunie są poprzeczne. Fale oceaniczne są połączeniem fal poprzecznych i fal podłużnych.
Kwadratowe fale
Fale kwadratowe są bardzo ważne w komputerach i innych urządzeniach cyfrowych. Fala prostokątna może być traktowana jako funkcja logiczna. Ponieważ fala prostokątna ma tylko dwa stany, jest idealna dla funkcji cyfrowej. Jednak bezpośrednie utworzenie fali prostokątnej jest bardzo trudne lub niemożliwe. Seria fal sinusoidalnych nakłada się na siebie, tworząc falę prostokątną. Jest to znane jako transformacja Fouriera. Jednak nie jest możliwe stworzenie idealnej fali prostokątnej, ponieważ wymaga ona nieskończonej ilości fal sinusoidalnych.
Jaka jest różnica między falami sinusoidalnymi i kwadratowymi?
• Fale sinusoidalne są generowane w naturze i można je łatwo odtworzyć ręcznie. Fale prostokątne nie są wytwarzane w sposób naturalny i wymagają nałożenia zestawu fal sinusoidalnych.
• Możliwe jest wykonanie idealnej fali sinusoidalnej, ale niemożliwe jest stworzenie idealnej fali prostokątnej.
