Forplantningshastighed af en bølgefaktor og hvordan den måles



den hastighed for udbredelse af en bølge er størrelsen, der måler den hastighed, hvormed forstyrrelsen af ​​bølgen udbreder sig langs dens forskydning. Den hastighed, hvorpå bølgen udbreder sig, afhænger af både bølgeformen og det medium, gennem hvilket det formeres.

Logisk vil det ikke bevæge sig med samme hastighed en bølge, der bevæger sig gennem luften, den ene, der gør den gennem landet eller havet. På samme måde går en seismisk bølge, lyd eller lys ikke i samme hastighed. For eksempel udbreder elektromagnetiske bølger i et vakuum ved lysets hastighed; det vil sige på 300.000 km / s.

I tilfælde af lyd i luften er dens forplantningshastighed 343 m / s. Generelt afhænger hastigheden gennem et materiale primært af to af mediets egenskaber: dens tæthed og dens stivhed for mekaniske bølger. Under alle omstændigheder er hastigheden generelt relateret til værdien af ​​bølgelængden og perioden.

Forholdet kan udtrykkes matematisk gennem kvoten: v = λ / T, hvor v er bølgens hastighed målt i meter pr. Sekund, λ er bølgelængden målt i meter og T er perioden målt i sekunder.

indeks

  • 1 Hvordan måles det??
  • 2 Faktorer, som det afhænger af
    • 2.1 Udbredelse af tværgående bølger på en streng
    • 2.2 Hastighed af lydudbredelse
    • 2.3 Udbredelse af elektromagnetiske bølger
  • 3 øvelser løst
    • 3.1 Første øvelse
    • 3.2 Anden øvelse
  • 4 referencer

Hvordan måles det?

Som allerede nævnt ovenfor bestemmes bølgehastigheden generelt af dens bølgelængde og dens periode.

I betragtning af at periodens og frekvensens frekvens er omvendt proportional, kan det også siges, at hastigheden afhænger af frekvensen af ​​bølgen.

Disse relationer kan udtrykkes matematisk som dette:

v = λ / T = λ ∙ f

I dette udtryk er f frekvensen af ​​bølgen målt i Hz.

Et sådant forhold er blot en anden måde at udtrykke forholdet mellem hastighed, rum og tid på: v = s / t, hvor s repræsenterer det rum, der er rejst af en krop i bevægelse.

Derfor er det nødvendigt at kende dens bølgelængde og enten dens periode eller dens frekvens for at kende hastigheden ved hvilken en bølge formerer sig. Af ovenstående er det klart, at hastigheden ikke afhænger hverken af ​​bølgens energi eller på dens amplitude.

Hvis du for eksempel vil måle hastigheden for udbredelse af en bølge langs et reb, kan det gøres ved at bestemme den tid, det tager en forstyrrelse at gå fra et punkt af tovet til et andet.

Faktorer, som det afhænger af

I sidste ende afhænger udbredelsen af ​​en bølge af både bølgetype og egenskaberne af det medium, som det bevæger sig igennem. Nedenfor er nogle specifikke tilfælde.

Forplantningshastighed af tværgående bølger på en streng

Et meget simpelt og meget grafisk eksempel for at forstå, hvad er de faktorer, hvorpå bølgehastigheden normalt afhænger af, at der er tværgående bølger, der bevæger sig langs en streng.

Følgende udtryk tillader at bestemme udbredelsens hastighed for disse bølger:

v = √ (T / μ)

I dette udtryk er μ den lineære tæthed i kg pr. Meter, og T er spændingen af ​​strengen.

Lyd udbredelse hastighed

Lyd er et særligt tilfælde af mekanisk bølge; Derfor kræver det et middel til at bevæge sig, ikke at kunne gøre det i et vakuum.

Den hastighed, som lyden bevæger sig gennem et materiale medium, vil være en funktion af mediet, som det transmitteres gennem: temperatur, densitet, tryk, fugtighed osv..

Lyd bevæger sig hurtigere i organer i fast tilstand end i væsker. På samme måde går det hurtigere i væsker end i gasser, så det rejser hurtigere i vand end i luften

Især er dens udbredelseshastighed i luften 343 m / s, når den er ved en temperatur på 20 ºC.

Formeringshastighed for elektromagnetiske bølger

Elektromagnetiske bølger, som er en type tværgående bølger, formeres gennem rummet. Derfor kræver de ikke et middel til at bevæge sig: de kan rejse gennem hulrummet.

Elektromagnetiske bølger bevæger sig omkring 300.000 km / s (lysets hastighed), selvom de afhænger af deres hastighed grupperes i frekvensområder, der komponerer det, der kaldes det elektromagnetiske spektrum.

Løste øvelser

Første øvelse

Beregn den hastighed, hvorpå en tværgående bølge formeres gennem et 6 m langt reb, hvis rebspændingen er 8 N og dens samlede masse er 12 kg.

opløsning

Den første ting, der skal beregnes, er den lineære tæthed af strengen:

 μ = 12/6 = 2 kg / m

Når dette er gjort, er det allerede muligt at bestemme udbredelsens hastighed, for hvilken det er substitueret i udtrykket:

v = √ (T / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

Anden øvelse

Det er kendt at frekvensen af ​​musik noten er 440 Hz. Bestem, hvad er dens bølgelængde både i luften og i vandet, idet man ved at i luften er udbredelsens hastighed 340 m / s, mens i vand når 1400 m / s.

opløsning

For at beregne bølgelængden rydder vi λ af følgende udtryk:

v = λ ∙ f

Du får: λ = v / f

Ved at erstatte dataene i erklæringen ankommer vi på følgende resultater:

λ luft = 340/440 = 0.773 m

λ vand = 1400/440 = 3,27 m

referencer

  1. Wave (n.d.). I Wikipedia. Hentet den 19. maj 2018, fra en.wikipedia.org.
  2. Fasehastighed (n.d.). I Wikipedia. Hentet den 19. maj 2018, fra en.wikipedia.org.
  3. Lydhastighed (n.d.). I Wikipedia. Hentet den 19. maj 2018, fra en.wikipedia.org.
  4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fysik og kemi. Everest
  5. David C. Cassidy, Gerald James Holton, Floyd James Rutherford (2002). Forståelse fysik. Birkhäuser.
  6. Fransk, A.P. (1971). Vibrationer og bølger (M.I.T. Introduktionsfysik serie). Nelson Thornes.
  7. Crawford jr., Frank S. (1968). Bølger (Berkeley Physics Course, bind 3), McGraw-Hill.