Rýchlosť šírenia vlnových faktorov a ako sa meria



rýchlosť šírenia vlny je veľkosť, ktorá meria rýchlosť, ktorou sa rušenie vlny šíri pozdĺž jej posunu. Rýchlosť, ktorou sa vlna šíri, závisí od typu vlny a média, cez ktoré sa šíri.

Logicky to nebude pohybovať rovnakou rýchlosťou vlnou, ktorá sa pohybuje vzduchom, ktorý ju robí cez krajinu alebo more. Rovnakým spôsobom sa nepohybuje seizmická vlna, zvuk alebo svetlo rovnakou rýchlosťou. Napríklad vo vákuu sa elektromagnetické vlny šíria rýchlosťou svetla; to znamená 300 000 km / s.

V prípade zvuku vo vzduchu je rýchlosť jeho šírenia 343 m / s. Všeobecne platí, že v prípade mechanických vĺn závisí rýchlosť cez materiál najmä na dvoch charakteristikách média: jeho hustote a tuhosti. V každom prípade sa rýchlosť zvyčajne vzťahuje na hodnotu vlnovej dĺžky a periódy.

Vzťah možno vyjadriť matematicky prostredníctvom kvocientu: v = λ / T, kde v je rýchlosť vlny meraná v metroch za sekundu, λ je vlnová dĺžka meraná v metroch a T je perióda meraná v sekundách.

index

  • 1 Ako sa meria?
  • 2 Faktory, na ktorých závisí
    • 2.1 Rýchlosť šírenia priečnych vĺn na reťazci
    • 2.2 Rýchlosť šírenia zvuku
    • 2.3 Rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn
  • 3 Riešené úlohy
    • 3.1 Prvé cvičenie
    • 3.2 Druhé cvičenie
  • 4 Odkazy

Ako sa meria?

Ako už bolo uvedené vyššie, rýchlosť vlny je všeobecne určená jej vlnovou dĺžkou a obdobím.

Vzhľadom na to, že doba a frekvencia vlny sú nepriamo úmerné, možno tiež povedať, že rýchlosť závisí od frekvencie vlny..

Tieto vzťahy možno vyjadriť matematicky takto:

v = λ / T = λ ∙ f

V tomto výraze f je frekvencia vlny meraná v Hz.

Takýto vzťah je len ďalším spôsobom vyjadrenia vzťahu medzi rýchlosťou, priestorom a časom: v = s / t, kde s predstavuje priestor, ktorý cestuje telo v pohybe.

Preto, aby sme poznali rýchlosť, ktorou sa vlna šíri, je potrebné poznať jej vlnovú dĺžku a jej periódu alebo frekvenciu. Z vyššie uvedeného je zrejmé, že rýchlosť nezávisí ani od energie vlny, ani od jej amplitúdy.

Napríklad, ak chcete merať rýchlosť šírenia vlny pozdĺž lana, môže sa to urobiť určením času, ktorý je potrebný na to, aby porucha prešla z jedného miesta lana do druhého..

Faktory, na ktorých závisí

Rýchlosť šírenia vlny bude závisieť od typu vlny a od vlastností média, ktorým sa pohybuje. Nižšie sú uvedené niektoré špecifické prípady.

Rýchlosť šírenia priečnych vĺn na šnúre

Veľmi jednoduchý a veľmi grafický príklad na pochopenie faktorov, na ktorých závisí rýchlosť vlny normálne, je to v prípade priečnych vĺn, ktoré sa pohybujú pozdĺž reťazca..

Nasledujúci výraz umožňuje určiť rýchlosť šírenia týchto vĺn:

v = √ (T / μ)

V tomto výraze μ je lineárna hustota v kilogramoch na meter a T je napätie struny.

Rýchlosť šírenia zvuku

Zvuk je zvláštnym prípadom mechanickej vlny; preto si vyžaduje prostriedky na pohyb a nie vo vákuu.

Rýchlosť, ktorou zvuk prechádza materiálnym médiom, bude funkciou vlastností média, cez ktoré sa prenáša: teplota, hustota, tlak, vlhkosť atď..

Zvuk sa v telách v pevnom stave pohybuje rýchlejšie ako v kvapalinách. Rovnakým spôsobom postupuje rýchlejšie v kvapalinách ako v plynoch, takže vo vode cestuje rýchlejšie ako vo vzduchu

Najmä rýchlosť jeho šírenia vo vzduchu je 343 m / s, keď je pri teplote 20 ° C..

Rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn

Elektromagnetické vlny, ktoré sú typom priečnych vĺn, sa šíria priestorom. Preto nevyžadujú prostriedky na pohyb: môžu cestovať cez prázdnotu.

Elektromagnetické vlny sa pohybujú okolo 300 000 km / s (rýchlosť svetla), hoci v závislosti od ich rýchlosti sú zoskupené do frekvenčných rozsahov, ktoré sa skladajú z toho, čo sa nazýva elektromagnetické spektrum..

Vyriešené cvičenia

Prvé cvičenie

Vypočítajte rýchlosť, ktorou sa priečna vlna šíri cez 6 m dlhé lano, ak je napätie lana 8 N a jeho celková hmotnosť je 12 kg..

riešenie

Prvá vec, ktorú treba vypočítať, je lineárna hustota reťazca:

 μ = 12/6 = 2 kg / m

Akonáhle je toto urobené, je už možné určiť rýchlosť šírenia, pre ktorú je vo výraze nahradená:

v = √ (T / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

Druhé cvičenie

Je známe, že frekvencia noty je 440 Hz.Zistite, aká je jej vlnová dĺžka vo vzduchu aj vo vode, s vedomím, že rýchlosť šírenia je vo vzduchu 340 m / s, zatiaľ čo v oblasti voda dosahuje 1400 m / s.

riešenie

Ak chcete vypočítať vlnovú dĺžku sme jasné λ tohto výrazu: \ t

v = λ ∙ f

Dostanete: λ = v / f

Nahradením údajov výpisu sa dostaneme k nasledujúcim výsledkom:

λ ovzdušia = 340/440 = 0,773 m

λ voda = 1400/440 = 3,27 m

referencie

  1. Wave (n.d.). Vo Wikipédii. Získané 19. mája 2018, z en.wikipedia.org.
  2. Fázová rýchlosť (n.d.). Vo Wikipédii. Získané 19. mája 2018, z en.wikipedia.org.
  3. Rýchlosť zvuku (n.d.). Vo Wikipédii. Získané 19. mája 2018, z en.wikipedia.org.
  4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fyzika a chémia. everest
  5. David C. Cassidy, Gerald James Holton, Floyd James Rutherford (2002). Pochopenie fyziky. Birkhäuser.
  6. Francúzština, A.P. (1971). Vibrácie a vlny (M.I.T. Úvodná séria fyziky). Nelson Thornes.
  7. Crawford jr., Frank S. (1968). Vlny (Berkeley Physics Course, Vol. 3)), McGraw-Hill.