Kelajuan Penyebaran Faktor Gelombang dan Bagaimana Ia Diukur



The halaju penyebaran gelombang adalah magnitud yang mengukur kelajuan di mana gangguan gelombang merambat sepanjang anjakannya. Kelajuan di mana propagasi gelombang bergantung pada kedua-dua jenis gelombang dan medium yang mana ia disebarkan.

Secara logiknya, ia tidak akan bergerak pada kelajuan yang sama gelombang yang bergerak melalui udara yang menjadikannya melalui tanah atau laut. Dengan cara yang sama, gelombang seismik, bunyi atau cahaya tidak memajukan pada kelajuan yang sama. Sebagai contoh, dalam gelombang elektromagnet vakum menyebarkan pada kelajuan cahaya; iaitu, pada 300,000 km / s.

Dalam keadaan bunyi di udara, kelajuan penyebarannya ialah 343 m / s. Secara umumnya, untuk gelombang mekanik, halaju melalui bahan bergantung kepada dua ciri medium: ketumpatan dan ketegarannya. Dalam sebarang kes, secara amnya kelajuan itu berkaitan dengan nilai panjang gelombang dan tempohnya.

Hubungan ini boleh dinyatakan secara matematik melalui kuah: v = λ / T, di mana v adalah kelajuan gelombang yang diukur dalam meter sesaat, λ ialah panjang gelombang yang diukur dalam meter dan T ialah tempoh yang diukur dalam beberapa saat.

Indeks

  • 1 Bagaimana ia diukur?
  • 2 Faktor di mana ia bergantung
    • 2.1 Kelajuan penyebaran gelombang melintang pada rentetan
    • 2.2 Kelajuan penyebaran bunyi
    • 2.3 Kelajuan penyebaran gelombang elektromagnetik
  • 3 Latihan diselesaikan
    • 3.1 Latihan pertama
    • 3.2 Latihan kedua
  • 4 Rujukan

Bagaimana ia diukur?

Seperti yang telah disebutkan di atas, secara umum kelajuan gelombang ditentukan oleh panjang gelombang dan tempohnya.

Oleh itu, memandangkan tempoh dan kekerapan gelombang berkadar songsang, ia juga boleh dikatakan bahawa kelajuan bergantung kepada kekerapan gelombang.

Hubungan ini boleh dinyatakan secara matematik seperti ini:

v = λ / T = λ ∙ f

Dalam ungkapan ini f adalah kekerapan gelombang yang diukur dalam Hz.

Hubungan sedemikian adalah cara lain untuk menyatakan hubungan antara kelajuan, ruang dan masa: v = s / t, di mana s mewakili ruang yang dilalui oleh badan dalam gerakan.

Oleh itu, untuk mengetahui kelajuan di mana gelombang merambat, perlu diketahui panjang gelombangnya dan sama ada tempoh atau frekuensinya. Daripada yang di atas, adalah jelas bahawa kelajuan tidak bergantung pada tenaga gelombang atau amplitudnya.

Sebagai contoh, jika anda ingin mengukur kelajuan penyebaran gelombang sepanjang tali, ia boleh dilakukan dengan menentukan masa yang diperlukan gangguan untuk pergi dari satu titik tali ke tali lain.

Faktor-faktor di mana ia bergantung

Akhirnya, kelajuan penyebaran gelombang bergantung kepada kedua-dua jenis gelombang dan ciri-ciri medium yang bergerak. Berikut adalah beberapa kes tertentu.

Kelajuan penyebaran gelombang melintang pada rentetan

Satu contoh yang sangat mudah dan sangat grafik untuk memahami apa faktor-faktor di mana kelajuan gelombang biasanya bergantung ialah gelombang melintang yang bergerak sepanjang rentetan.

Ungkapan berikut membolehkan untuk menentukan kelajuan penyebaran bagi gelombang ini:

v = √ (T / μ)

Dalam ungkapan ini μ ialah ketumpatan linear dalam kilogram per meter dan T adalah ketegangan rentetan.

Kelajuan penyebaran bunyi

Bunyi adalah kes tertentu gelombang mekanikal; oleh itu, ia memerlukan satu cara untuk bergerak, tidak mampu melakukannya dalam vakum.

Kelajuan di mana bunyi yang bergerak melalui medium bahan akan menjadi fungsi ciri-ciri medium yang mana ia dihantar: suhu, ketumpatan, tekanan, kelembapan, dan lain-lain..

Bunyi bergerak lebih cepat dalam badan dalam keadaan pepejal daripada dalam cecair. Dengan cara yang sama, ia maju lebih cepat dalam cecair daripada gas, jadi ia bergerak lebih cepat di dalam air daripada di udara

Khususnya, halaju penyebarannya di udara ialah 343 m / s apabila ia berada pada suhu 20 ºC.

Kelajuan penyebaran gelombang elektromagnet

Gelombang elektromagnetik, yang merupakan jenis gelombang melintang, menyebarkan melalui ruang. Oleh itu, mereka tidak memerlukan cara untuk bergerak: mereka boleh melakukan perjalanan melalui kekosongan.

Gelombang elektromagnetik bergerak pada kira-kira 300,000 km / s (kelajuan cahaya) walaupun, bergantung kepada kelajuan mereka, mereka dikelompokkan kepada julat frekuensi yang membentuk spektrum elektromagnetik.

Latihan yang diselesaikan

Latihan pertama

Kirakan kelajuan di mana gelombang melintang menyebarkan melalui tali panjang 6 m, jika ketegangan tali adalah 8 N dan jumlah jisimnya ialah 12 kg.

Penyelesaian

Perkara pertama yang perlu dikira adalah ketumpatan linear rentetan:

 μ = 12/6 = 2 kg / m

Setelah ini dilakukan, sudah mungkin untuk menentukan kelajuan penyebaran, yang mana ia diganti dalam ungkapan:

v = √ (T / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

Latihan kedua

Adalah diketahui bahawa kekerapan nota muzik adalah 440 Hz. Tentukan apakah panjang gelombangnya di udara dan di dalam air, dengan mengetahui bahawa di udara halaju penyebarannya adalah 340 m / s, sedangkan di air mencapai 1400 m / s.

Penyelesaian

Untuk mengira panjang gelombang kita jelas λ ungkapan berikut:

v = λ ∙ f

Anda mendapat: λ = v / f

Menggantikan data pernyataan itu, kami sampai pada keputusan berikut:

λ udara = 340/440 = 0.773 m

λ air = 1400/440 = 3.27 m

Rujukan

  1. Gelombang (n.d.). Di Wikipedia. Diperoleh pada 19 Mei 2018, dari en.wikipedia.org.
  2. Halaju fasa (n.d.). Di Wikipedia. Diperoleh pada 19 Mei 2018, dari en.wikipedia.org.
  3. Kelajuan bunyi (n.d.). Di Wikipedia. Diperoleh pada 19 Mei 2018, dari en.wikipedia.org.
  4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fizik dan Kimia. Everest
  5. David C. Cassidy, Gerald James Holton, Floyd James Rutherford (2002). Memahami fizik. Birkhäuser.
  6. Perancis, A.P. (1971). Getaran dan Waves (M.I.T. Pengenalan fizik siri). Nelson Thornes.
  7. Crawford jr., Frank S. (1968). Gelombang (Kursus Fizik Berkeley, Vol. 3)), McGraw-Hill.