振動とゆらぎ

振動と揺らぎは、物理学で議論される主要な現象のうちの2つです。波や振動の概念は、多くの分野で広く使われており、世界を理解する上で必要不可欠なものです。今回は、波動と揺らぎとは何か、波動と揺らぎの応用、波動と揺らぎのつながり、それらの類似性、そして最後に波動と揺らぎの違いについて説明します。

発振

振動は周期的な運動である。振動は通常、時間の経過とともに繰り返される変化と定義される。振動は、中間の平衡点や2つの状態の間で発生することがあります。振動運動の好例が振り子である。発振は主に正弦波です。交流もその一例である。単振り子では、振り子は中間平衡点で振動する。交流では、閉回路の平衡点で電子が振動している。

振動の種類は3つあります。1つ目のタイプは、振動の内部エネルギーが一定である「非減衰振動」である。2つ目の振動は、減衰振動です。減衰振動では、振動の内部エネルギーが時間とともに減少する。3つ目の発振は、強制発振である。強制振動では、振り子に周期的な変動という形で力が作用する。

波動

機械波は、媒質中のあらゆる乱流によって発生する。機械的な波の簡単な例としては、音、地震、海の波などがあります。波動はエネルギーの伝搬方法の一つである。乱流で発生したエネルギーは、波によって伝搬される。

正弦波は、y = A sin (ωt - kx)の式に従って振動する波です。波が空間を移動するとき、そのエネルギーも移動します。このエネルギーによって、粒子は軌道上で振動する。また、別の粒子の振動を伝わっていると解釈することもできる。

進行波には、縦波と横波の2種類がある。縦波では、粒子の振動は伝搬方向に平行である。これは、粒子が波と一緒に動くという意味ではありません。粒子は空間上の不動点でのみ振動する。横波では、粒子の振動は伝搬方向に対して垂直に起こります。音波は縦波のみで構成され、弦上の波は横波である。波動は横波と縦波の組み合わせである。

• 振動は、粒子やシステムの周期的な運動で、揺らぎを引き起こすことがあります。波は、機械的または電磁的な振動によって発生します。

• フラクチュエーションは、振動の原因にもなります。

• 振動はある範囲に限定された現象であるのに対し、波は伝播する現象である。

• 振動は内部エネルギーを保存する場合としない場合があり、波は振動によって放出されるエネルギーから生成される。