Diferencia entre la velocidad de fase y la velocidad del grupo

Velocidad de fase versus velocidad de grupo

La velocidad de fase y la velocidad del grupo son dos conceptos muy importantes en física. Desempeñan un papel vital en los campos como la mecánica de las olas, la óptica, la mecánica cuántica e incluso la ingeniería de sonido. Es vital tener una comprensión sólida tanto en la velocidad de fase como en la velocidad del grupo para sobresalir en tales campos. En este artículo, vamos a discutir qué velocidad de fase y velocidad del grupo son, definiciones de velocidad del grupo y velocidad de fase, sus aplicaciones, sus similitudes y finalmente la diferencia entre estos dos.

¿Qué es la velocidad de fase??

La velocidad de fase es un concepto discutido en la propagación de las olas. La velocidad de fase de una onda es la velocidad de una "fase" que se propaga. Para aclarar, asume una cresta de una ola, que viaja en la dirección X del eje. La velocidad de fase es el componente x de la velocidad del punto seleccionado en la cresta. Esto también se puede obtener dividiendo la longitud de onda para el tiempo tomado para una sola longitud de onda para pasar un punto seleccionado. Este tiempo es igual al período de la oscilación, que está causando la ola. Ahora considere una onda sinusoidal estándar A sin (wt - kx), donde w es la velocidad angular de la fuente, t es el tiempo, k es el número de onda (número de longitudes de onda completas por longitud de 2π) y x es la posición en el eje x. En la cresta, WT - KX es igual a cero. Por lo tanto, la velocidad de fase (x / t) es igual a w / k. Matemáticamente, el valor p = wt - kx es la fase de la onda.

¿Qué es la velocidad del grupo??

La velocidad del grupo se discute bajo la superposición de las olas. Para comprender la velocidad del grupo, primero debe comprender el concepto de superposición. Cuando dos ondas se interceptan entre sí en el espacio, la oscilación resultante es algo compleja que el comportamiento sinuso. La partícula en un punto oscila con amplitudes variables. La amplitud máxima es el unísono de las dos amplitudes de las ondas originales. La amplitud mínima es la diferencia mínima entre las dos amplitudes originales. Si las dos amplitudes son iguales, el máximo es el doble de amplitud y el mínimo es cero. En aras de la claridad, supongamos que las dos ondas moduladas son de la misma amplitud y diferentes frecuencias. Esto hace que la onda con la frecuencia más alta se envuelva en la onda con la frecuencia más baja. Esto causa un grupo de olas empaquetadas en un sobre. La velocidad de este sobre es la velocidad del grupo de la ola. Cabe señalar que, para una onda estante, la velocidad del grupo es cero. Para que la velocidad del grupo sea cero, ambas olas deben ser de la misma frecuencia y deben tener direcciones opuestas de viaje.