Fremdriftshastighet for en bølgefaktor og hvordan den måles



den hastighet av forplantning av en bølge er størrelsen som måler hastigheten der forstyrrelsen av bølgen forplanter seg langs dens forskyvning. Hastigheten som bølgen propagerer av, avhenger av både typen av bølge og det medium gjennom hvilket det blir forplantet.

Logisk vil det ikke bevege seg i samme hastighet en bølge som beveger seg gjennom luften den som gjør det gjennom landet eller havet. På samme måte går en seismisk bølge, lyd eller lys ikke i samme hastighet. For eksempel forplanter elektromagnetiske bølger i et vakuum ved lysets hastighet; det vil si 300.000 km / s.

Når det gjelder lyd i luften, er forplantningshastigheten 343 m / s. Generelt gjelder for mekaniske bølger hastigheten gjennom et materiale hovedsakelig på to av egenskapene til mediet: dens tetthet og dets stivhet. I alle tilfeller er hastigheten generelt knyttet til verdien av bølgelengden og perioden.

Forholdet kan uttrykkes matematisk ved hjelp av forholdet: v = λ / T, hvor v er hastigheten av den målte bølgeformen i meter pr sekund, er λ bølgelengden i meter og T er perioden måles i sekunder.

index

  • 1 Hvordan måles det??
  • 2 Faktorer som det avhenger av
    • 2.1 Utbredelse av transversale bølger på en streng
    • 2.2 Hastighet for lydutbredelse
    • 2.3 Utbredelse av elektromagnetiske bølger
  • 3 Øvelser løst
    • 3.1 Første øvelse
    • 3.2 Andre øvelse
  • 4 referanser

Hvordan måles det?

Som allerede nevnt ovenfor, er bølgens hastighet generelt bestemt av dens bølgelengde og dens periode.

Derfor, gitt at perioden og frekvensen av en bølge er omvendt proporsjonal, kan det også sies at hastigheten avhenger av frekvensen av bølgen.

Disse forholdene kan uttrykkes matematisk slik:

v = λ / T = λ ∙ f

I dette uttrykket er f frekvensen av bølgen målt i Hz.

Et slikt forhold er bare en annen måte å uttrykke forholdet mellom hastighet, rom og tid på: v = s / t, hvor s representerer plassen reist av en kropp i bevegelse.

Derfor, for å kjenne hastigheten som en bølge propagererer, er det nødvendig å kjenne dens bølgelengde og enten dens periode eller dens frekvens. Fra det ovenstående er det klart at farten ikke avhenger av energien til bølgen eller dens amplitude.

Hvis du for eksempel vil måle hastigheten på forplantning av en bølge langs et tau, kan det gjøres ved å bestemme tiden det tar forstyrrelser for å gå fra et punkt av tauet til et annet.

Faktorer som det avhenger av

Til slutt vil hastigheten for forplantning av en bølge avhenge av både typen av bølge og egenskapene til mediet gjennom hvilket det beveger seg. Nedenfor er noen spesifikke tilfeller.

Forplantningshastighet av tverrbølger på en streng

Et veldig enkelt og veldig grafisk eksempel for å forstå hva som er faktorer som bølgehastigheten normalt avhenger av, er at tverrbølger som beveger seg langs en streng.

Følgende uttrykk gjør det mulig å bestemme utbredelseshastigheten for disse bølgene:

v = √ (T / μ)

I dette uttrykket er μ den lineære tettheten i kilo per meter og T er spenningen av strengen.

Lydutbredelseshastighet

Lyd er et spesielt tilfelle av mekanisk bølge; Derfor krever det et middel til å bevege seg, ikke å kunne gjøre det i et vakuum.

Hastigheten der lyden beveger seg gjennom et materialmedium, vil være en funksjon av egenskapene til mediet som det overføres til: temperatur, tetthet, trykk, fuktighet etc..

Lyd beveger seg raskere i legemer i fast tilstand enn i væsker. På samme måte forløper det raskere i væsker enn i gasser, så det beveger seg raskere i vann enn i luften

Spesielt er dens forplantningshastighet i luften 343 m / s når den er ved en temperatur på 20 ºC.

Forplantningshastighet av elektromagnetiske bølger

Elektromagnetiske bølger, som er en type transversale bølger, forplanter seg gjennom rommet. Derfor krever de ikke et middel til å bevege seg: de kan reise gjennom tomrummet.

Elektromagnetiske bølger beveger seg til omtrent 300.000 km / s (lysets hastighet), men avhengig av deres hastighet, grupperes de i frekvensområder som komponerer det som kalles det elektromagnetiske spektret.

Løste oppgaver

Første øvelse

Beregn hastighet med hvilken en tverrgående bølge forplanter seg gjennom en streng med 6 m lang, hvis spenningen i strengen er 8 N og dets totale vekt er 12 kg.

oppløsning

Det første som må beregnes er den lineære tettheten av strengen:

 μ = 12/6 = 2 kg / m

Når dette er gjort, er det allerede mulig å bestemme forplantningshastigheten, for hvilken den er erstattet i uttrykket:

v = √ (T / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

Andre øvelse

Det er kjent at frekvensen av tonen som den er 440 Hz. Bestem bølgelengde både i luft og i vann, og vite at i luften forplantningshastighet er 340 m / s, mens i vann når 1400 m / s.

oppløsning

For å beregne bølgelengden fjerner vi λ av følgende uttrykk:

v = λ ∙ f

Du får: λ = v / f

Ved å erstatte dataene i erklæringen kommer vi til følgende resultater:

λ luft = 340/440 = 0.773 m

λ vann = 1400/440 = 3,27 m

referanser

  1. Wave (n.d.). På Wikipedia. Hentet 19. mai 2018, fra en.wikipedia.org.
  2. Fasehastighet (n.d.). På Wikipedia. Hentet 19. mai 2018, fra en.wikipedia.org.
  3. Hastighet av lyd (n.d.). På Wikipedia. Hentet 19. mai 2018, fra en.wikipedia.org.
  4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fysikk og kjemi. Everest
  5. David C. Cassidy, Gerald James Holton, Floyd James Rutherford (2002). Forstå fysikk. Birkhauser.
  6. Fransk, A.P. (1971). Vibrasjoner og bølger (M.I.T. Introduksjonsfysikk-serien). Nelson Thornes.
  7. Crawford jr., Frank S. (1968). Bølger (Berkeley Physics Course, vol. 3), McGraw-Hill.