Ce este un val staționar?

O undă staționară este o undă care pare să vibreze în loc, mai degrabă decât să se miște înainte. Este cauzată de interacțiunea a două unde identice care se mișcă în direcții opuse de-a lungul aceluiași mediu. Deplasările rezultate sunt de două ori mai mari decât cele cauzate de o singură undă. Ei nu se mișcă de-a lungul mijlocului, dar par să rămână la punctele stabilite de-a lungul liniei.

Un val este orice perturbare de energie care se deplasează dintr-o locație în alta de-a lungul unui mediu. Multe materiale pot servi ca medii. Apa este un exemplu comun, dar valurile pot călători și prin frânghie, aer și multe alte substanțe. Cutremurele sunt cauzate de undele seismice care se deplasează prin straturile planetei.

Este important de remarcat că energia, nu mediul, este cea care călătorește într-un val. Dacă două persoane stau într-o sală de sport ținând o frânghie predată între ei, una dintre persoane poate mișca frânghia în sus și în jos, determinând un val să se deplaseze prin coarda de sărit. Coarda se mișcă în sus și în jos sau dintr-o parte în alta, dar nu se mișcă în sala de sport. Ceea ce este transportat este energia, nu mediul.

O undă staționară se formează atunci când energia se mișcă în două direcții simultan. Este ca și cum ambii oameni care țineau frânghia au început să o miște în sus și în jos în același timp. Energia se deplasează de la fiecare capăt spre partea opusă. Când energia care vine dintr-o parte se întâlnește cu energia care vine din cealaltă parte, acestea interferează una cu cealaltă, provocând o undă staționară.

Amplitudinea unei unde este distanța dintre punctul său cel mai înalt și punctul de echilibru. Acest punct cel mai înalt se numește antinod. În majoritatea undelor, antinodul pare să se miște pe lungimea mediului. Cu o undă staționară, antinodul rămâne în același loc, deoarece interferența dintre energiile care se mișcă în direcții opuse are loc întotdeauna în același punct. Acest lucru este valabil și pentru nodurile sau punctele cu cea mai mică deplasare.

Nodurile apar în punctele în care energia dintr-o parte se mișcă în sus, în timp ce energia din cealaltă parte se mișcă în jos. Moțiunile opuse se anulează efectiv reciproc. În schimb, antinodurile unei unde staționare apar în punctele în care energia din fiecare parte se mișcă în sus sau în jos în același loc. Energia în acest caz este dublată, făcând mișcarea mai pronunțată. Antinodurile sunt întotdeauna distanțate uniform la jumătatea distanței dintre noduri.