A teoria das cordas e vibrações

Video: Vibração das cordas de um violão

A teoria das cordas mostra cordas de energia que vibram, mas as cordas são tão pequenas que você nunca perceber as vibrações directamente, apenas as suas consequências. Para entender essas vibrações, você tem que entender um tipo clássico de onda chamado de onda parada - uma onda que não parecem estar se movendo.

Video: Cordas vibrantes e ressonância

Em uma onda de pé, determinados pontos, chamados nós, não parecem se mover. Outros pontos, chamados alataodes, têm o deslocamento máximo. O arranjo de nós e antinodos determina as propriedades de vários tipos de ondas estacionárias.

O exemplo mais simples de uma onda estacionária é um com um nó em cada extremidade, tal como uma cadeia de caracteres que está fixada no seu lugar nas extremidades e arrancado. Quando existe um nó em cada extremidade e apenas um antinodo entre eles, a onda é referida a vibrar na frequência fundamental.

Considere um salto-corda, que é realizada em cada extremidade por uma criança. As extremidades da corda representar nós, porque eles não se movem muito. O centro da corda é o antinodo, em que o deslocamento é a maior e onde uma outra criança irá tentar saltar. Esta é a vibração à frequência fundamental, como demonstrado nesta figura (a).

Se as crianças ficam ambicioso, no entanto, e começar a colocar mais energia no movimento de onda de seu salto-corda, acontece uma coisa curiosa.

Eventualmente, as crianças vão bombear energia suficiente na corda que em vez de uma grande antinode, dois ventres menores são criados, e o centro da corda parece estar em repouso, como mostrado na figura (b). É quase como se alguém agarrou o meio da corda e devagar, mas com firmeza, é segurá-lo no lugar!

Um segundo tipo de onda de pé pode ser considerado, se em vez de uma criança segurando cada extremidade da corda, uma extremidade é montada em um anel em torno de um poste. A criança segurando uma extremidade começa o movimento de onda, mas o fim no pólo está agora sem restrições e se move para cima e para baixo.

Em vez de ter um nó em cada extremidade, numa extremidade é um nó (realizada pela criança) e o outro é um antinodo (movendo-se para cima e para baixo sobre o poste).

Uma situação semelhante na música acontece quando se utiliza um tubo que é fechado numa extremidade e aberto na outra, tal como em um órgão. Forma-se um nó na extremidade fechada do tubo, mas a extremidade aberta do tubo é sempre um antinodo.

Um terceiro tipo de onda de pé tem um antinodo em cada extremidade. Isso representaria tanto um tubo que está aberto em ambas as extremidades ou uma corda que é livre para se mover em ambas as extremidades.

Video: Ondas Estacionárias - Cordas de um violão

Quanto mais energia que é bombeada para a onda estacionária, o mais nós de forma (ver a figura [C]). A série de freqüências que causam novos nós a forma são chamados harmônicos. (Na música, harmônicos são chamados conotações.) As ondas que correspondem às harmónicas são chamados modos normais, ou modos de vibração.

Música funciona por causa da manipulação e superposição de tons harmônicos criados por esses modos normais de vibração. Os três primeiros modos normais são mostrados na figura, em que uma cadeia de caracteres está fixado em ambas as extremidades.

Na teoria das cordas, os modos de vibração de cordas (e outros objetos) são semelhantes a este exemplo. Na verdade, a própria matéria é visto como a manifestação de ondas estacionárias em cordas. Diferentes modos de vibração dar origem a partículas diferentes! Nós percebemos as partículas de menores modos de vibração, mas com energias mais elevadas, que pode ser capaz de detectar partículas de outra, de maior energia.