A hullámtényezők terjedésének sebessége és annak mérése

az a hullám terjedésének sebessége az a nagyság, amely azt a sebességet méri, amellyel a hullám zavarja az elmozdulás mentén. A hullám terjedésének sebessége a hullám típusától és a terjedési közegtől függ.

Logikailag nem ugyanolyan sebességgel mozdul el egy olyan hullám, amely a levegőn keresztül mozog a földön vagy a tengeren keresztül. Ugyanígy, a szeizmikus hullám, a hang vagy a fény ugyanabban a sebességben nem halad előre. Például vákuumban az elektromágneses hullámok a fény sebességén terjednek; azaz 300 000 km / s sebességgel.

A levegőben levő hang esetén a terjedési sebessége 343 m / s. Általában mechanikus hullámok esetében az anyagon keresztüli sebesség elsősorban a közeg két jellemzőjétől függ: sűrűségétől és merevségétől. Mindenesetre a sebesség általában a hullámhossz és az időszak értékéhez kapcsolódik.

A kapcsolat matematikailag fejezhető ki: v = λ / T, ahol v a másodpercben mért hullám sebessége, λ a méterben mért hullámhossz és T a másodpercben mért időtartam.

index

• 1 Hogyan mérik?
• 2 Tényezők, amelyek függenek
  • 2.1. A keresztirányú hullámok terjedésének sebessége egy húron
  • 2.2 A hangszórás sebessége
  • 2.3 Az elektromágneses hullámok terjedésének sebessége
• 3 A gyakorlatok megoldása
  • 3.1 Első gyakorlat
  • 3.2 Második gyakorlat
• 4 Referenciák

Hogyan mérik?

Amint azt már említettük, általában a hullám sebességét a hullámhossz és annak időtartama határozza meg.

Ezért, mivel a hullám periódusa és gyakorisága fordítottan arányos, azt is elmondhatjuk, hogy a sebesség a hullám frekvenciájától függ..

Ezek a kapcsolatok matematikailag kifejezhetők:

v = λ / T = λ ∙ f

Ebben az kifejezésben f a frekvencia a hullám mért Hz-ben.

Egy ilyen kapcsolat csak egy másik módja annak, hogy kifejezzük a sebesség, a tér és az idő közötti kapcsolatot: v = s / t, ahol s a mozgó test által mozgott helyet képviseli.

Ezért, hogy megismerjük a hullám terjedésének sebességét, meg kell ismerni annak hullámhosszát, vagy annak időtartamát vagy gyakoriságát. A fentiekből kitűnik, hogy a sebesség nem függ a hullám energiájától és az amplitúdótól.

Például, ha egy hullám egy kötélen való terjedésének sebességét szeretné mérni, akkor azt megteheti, hogy meghatározza azt az időt, amely zavarást vesz a kötél egyik pontjáról a másikra..

Tényezők, amelyek függenek

Végül a hullám terjedésének sebessége mind a hullám típusától, mind a közeg azon tulajdonságaitól függ, amelyen keresztül mozog. Az alábbiakban néhány konkrét eset szerepel.

A keresztirányú hullámok terjedési sebessége egy húron

Egy nagyon egyszerű és grafikus példa arra, hogy megértsük, milyen tényezők vannak a hullám sebességének függvényében..

A következő kifejezés lehetővé teszi a hullámok terjedésének sebességének meghatározását:

v = √ (T / μ)

Ebben a kifejezésben μ a metrikus kilogrammokban kifejezett lineáris sűrűség, és T a karakterlánc feszültsége.

Hangterjedési sebesség

A hang a mechanikus hullám egy speciális esete; ezért olyan eszközökre van szükség, amelyekkel mozoghat, és nem lehet vákuumban ezt megtenni.

Az a sebesség, amellyel a hang áthalad egy anyagközegen, a közeg azon jellemzőinek függvénye, amelyen keresztül az átvitel: hőmérséklet, sűrűség, nyomás, páratartalom, stb..

A hang a szilárd állapotban gyorsabban mozog, mint a folyadékokban. Ugyanígy gyorsabban folyik a folyadékokban, mint a gázokban, így gyorsabban halad a vízben, mint a levegőben

Különösen a levegőben való terjedésének sebessége 343 m / s, ha 20 ° C hőmérsékleten van..

Az elektromágneses hullámok terjedési sebessége

Az elektromágneses hullámok, amelyek egyfajta keresztirányú hullámok, terjednek az űrben. Ezért nincs szükség arra, hogy mozogjanak: az ürességen utazhatnak.

Az elektromágneses hullámok körülbelül 300 000 km / s (fénysebesség) mellett mozognak, bár sebességüktől függően az elektromágneses spektrumot alkotó frekvenciatartományokba sorolhatók..

Megoldott gyakorlatok

Első gyakorlat

Számítsuk ki a sebességet, amellyel egy keresztirányú hullám egy 6 m hosszú kötélen terjed, ha a kötélfeszültség 8 N, és össztömege 12 kg.

megoldás

Az első dolog, amit ki kell számítani, a string lineáris sűrűsége:

 μ = 12/6 = 2 kg / m

Miután ez megtörtént, már meg lehet határozni a terjedési sebességet, amelyre a kifejezést helyettesítik:

v = √ (T / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

Második gyakorlat

Ismeretes, hogy a hangjegyek gyakorisága 440 Hz. Határozza meg, hogy a hullámhossza mind a levegőben, mind a vízben legyen, tudva, hogy a levegőben a terjedési sebessége 340 m / s, míg a víz eléri a 1400 m / s-ot.

megoldás

A hullámhossz kiszámításához tisztázzuk λ a következő kifejezés:

v = λ ∙ f

Kapsz: λ = v / f

A nyilatkozat adatait helyettesítve a következő eredményeket érjük el:

λ _levegő = 340/440 = 0,773 m

λ _víz = 1400/440 = 3,27 m

referenciák

1. Hullám (n.d.). Wikipédiában. A 2018. május 19-én, az en.wikipedia.org-ból származik.
2. Fázissebesség (n.d.). Wikipédiában. A 2018. május 19-én, az en.wikipedia.org-ból származik.
3. A hangsebesség (n.d.). Wikipédiában. A 2018. május 19-én, az en.wikipedia.org-ból származik.
4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fizika és kémia. Everest
5. David C. Cassidy, Gerald James Holton, Floyd James Rutherford (2002). A fizika megértése. Birkhäuser.
6. Francia, A.P. (1971). Rezgések és hullámok (M.I.T. Bevezető fizikai sorozat). Nelson Thornes.
7. Crawford jr., Frank S. (1968). Hullámok (Berkeley Physics Course, 3. kötet)), McGraw-Hill.