Kelajuan penyebaran gelombang

Penyebaran gelombang melintang dan membujur

Berapakah kelajuan penyebaran gelombang?

The kelajuan penyebaran gelombang Ia adalah magnitud yang mengukur kelajuan di mana gangguan gelombang menyebar ke seluruh anjakannya. Kelajuan di mana gelombang merebak bergantung pada kedua -dua jenis gelombang dan medium yang menyebar.

Secara logiknya, gelombang yang bergerak melalui udara yang dilakukannya melalui bumi atau di laut tidak akan bergerak pada kelajuan yang sama. Begitu juga, gelombang seismik, bunyi atau cahaya tidak maju pada kelajuan yang sama. Sebagai contoh, gelombang elektromagnet merebak pada kelajuan cahaya; iaitu, pada 300.000 km/s.

Dalam kes bunyi di udara, kelajuan penyebarannya ialah 343 m/s. Secara umum, untuk gelombang mekanikal, kelajuan melalui bahan bergantung terutamanya kepada dua ciri alam sekitar: ketumpatannya dan ketegarannya. Dalam apa jua keadaan, kelajuan biasanya berkaitan dengan nilai panjang gelombang dan tempoh.

Hubungan boleh dinyatakan secara matematik melalui kuota: v = λ / t, di mana v adalah kelajuan gelombang yang diukur dalam meter sesaat, λ adalah panjang gelombang yang diukur dalam meter dan t adalah tempoh yang diukur dalam kedua.

Bagaimana kelajuan penyebaran diukur?

Secara umum, kelajuan gelombang ditentukan oleh panjang gelombangnya dan pada tempohnya.

Oleh itu, kerana tempoh dan kekerapan gelombang berkadar songsang, ia juga boleh mengesahkan bahawa kelajuan bergantung pada kekerapan gelombang.

Boleh melayani anda: Model Atom Dirac Jordan: Ciri -ciri dan Postulates

Hubungan ini dapat dinyatakan secara matematik:

v = λ / t = λ ∙ f

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

Hubungan sedemikian hanyalah cara lain untuk menyatakan hubungan antara kelajuan, ruang dan waktu: v = s / t, di mana s mewakili ruang yang dilalui oleh badan yang bergerak.

Oleh itu, untuk mengetahui kelajuan di mana gelombang menyebar, perlu mengetahui panjang gelombangnya dan, sama ada tempohnya atau kekerapannya. Dari atas, jelas bahawa kelajuan tidak bergantung kepada tenaga gelombang atau amplitudnya.

Contohnya, jika dikehendaki.

Faktor bergantung pada kelajuan penyebaran

Akhirnya, kelajuan penyebaran gelombang akan bergantung pada kedua -dua jenis gelombang dan ciri -ciri medium yang mana ia bergerak. Beberapa kes tertentu terdedah di bawah.

Kelajuan penyebaran gelombang salib pada tali

Contoh yang sangat mudah dan sangat grafik untuk memahami apakah faktor -faktor di mana kelajuan gelombang biasanya bergantung ialah gelombang melintang yang maju di sepanjang tali.

Ekspresi berikut membolehkan untuk menentukan kelajuan penyebaran untuk gelombang ini:

v = √ (t / μ)

Dalam ungkapan ini μ adalah ketumpatan linear dalam kilogram per meter dan t adalah ketegangan tali.

Boleh melayani anda: zarah subatomik

Kelajuan penyebaran bunyi

Bunyi adalah kes tertentu gelombang mekanikal; Oleh itu, ia memerlukan cara untuk bergerak, tidak dapat melakukannya dalam vakum.

Kelajuan di mana bunyi perjalanan oleh medium material akan berdasarkan ciri -ciri medium yang mana ia dihantar: suhu, ketumpatan, tekanan, kelembapan, dll.

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

Khususnya, kelajuan penyebarannya di udara adalah 343 m/s ketika berada pada suhu 20 ºC.

Kelajuan penyebaran gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnet, yang merupakan sejenis gelombang melintang, tersebar melalui ruang angkasa. Oleh itu, mereka tidak memerlukan cara untuk bergerak: mereka boleh melalui kekosongan.

Gelombang elektromagnet bergerak ke kira -kira 300,000 km/s (kelajuan cahaya) walaupun, bergantung pada kelajuan mereka, mereka dikelompokkan ke dalam julat kekerapan yang mengarang apa yang dipanggil spektrum elektromagnetik.

Latihan yang diselesaikan

Latihan pertama

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

Penyelesaian

Perkara pertama yang diperlukan untuk dikira ialah ketumpatan linear tali:

 μ = 12/6 = 2 kg / m

Sebaik sahaja ini dilakukan, sudah mungkin untuk menentukan kelajuan penyebaran, yang mana ia digantikan dalam ungkapan:

Ia boleh melayani anda: caj langsung: konsep, ciri, contoh

v = √ (t / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

Latihan kedua

Diketahui bahawa kekerapan nota muzik adalah 440 Hz. Tentukan panjang gelombangnya di udara dan di dalam air, mengetahui bahawa di udara kelajuan penyebarannya adalah 340 m/s, manakala di dalam air ia mencapai 1400 m/s.

Penyelesaian

Untuk mengira panjang gelombang, kita jelas λ dari ungkapan berikut:

V = λ ∙ f

Diperoleh: λ = v / f

Menggantikan data pernyataan, hasil berikut dicapai:

λ _udara = 340/440 = 0.773 m

λ _air = 1400/440 = 3.27 m