Wstęp

W tym rozdziale zajmiemy się fizyką ruchu falowego. Skupimy się na falach mechanicznych, które są zaburzeniami rozchodzącymi się za pośrednictwem ośrodka materialnego, takiego jak powietrze lub woda. Podobnie jak w przypadku ruchu harmonicznego prostego, opisanego w poprzednim rozdziale, energia fal przenoszona za pośrednictwem ośrodka materialnego jest proporcjonalna do kwadratu amplitudy. Fale powstające na powierzchni wody są falami poprzecznymi, a ich energia rozchodzi się w płaszczyźnie poziomej, podczas gdy cząsteczki wody poruszają się w górę i w dół pod wpływem sił sprężystości. Boja, której schemat pokazano na rysunku powyżej, jest używana do wytwarzania elektryczności z energii fal oceanicznych. Fale rozchodzące się po powierzchni oceanu wprawiają boję w ruch pionowy, a jego energia zostaje przekształcona w energię ruchu obrotowego. Ruch obrotowy uruchamia wirnik w generatorze prądu elektrycznego, ten zaś ładuje baterie, które są używane jako stałe źródło prądu przez końcowego odbiorcę. Testy tego modelu przeprowadziła amerykańska marynarka wojenna w ramach projektu mającego zapewnić dostawy energii elektrycznej do sieci ochrony wybrzeża. Wynik był pozytywny, badany model dostarczał energię o mocy średnio 350 W. Co więcej, boja okazała się odporna na trudne warunki atmosferyczne, na przykład w 2011 r. przetrwała huragan Irene u wybrzeży New Jersey.

Zagadnienia omawiane w tym rozdziale będą podstawą wielu innych, ciekawych tematów, m.in. dotyczących procesów przekazywania informacji i koncepcji mechaniki kwantowej.