Rýchlosť šírenia vlny

Šírenie priečnej a pozdĺžnej vlny

Aká je rýchlosť šírenia vlny?

Ten rýchlosť šírenia vlny Je to veľkosť, ktorá meria rýchlosť, pri ktorej sa rušenie vlny šíri počas jej posunu. Rýchlosť, pri ktorej sa vlna šíri, závisí od typu vlny a média, ktorým sa šíri.

Logicky sa vlna, ktorá sa pohybuje vzduchom, ktorý tak robí cez zem alebo pri mori, sa nebude pohybovať rovnakou rýchlosťou. Podobne seizmická vlna, zvuk alebo svetlo nepostupuje rovnakou rýchlosťou. Napríklad elektromagnetické vlny sa šíria rýchlosťou svetla; to znamená pri 300.000 km/s.

V prípade zvuku vo vzduchu je jeho rýchlosť šírenia 343 m/s. Všeobecne platí, že pre mechanické vlny rýchlosť prostredníctvom materiálu závisí hlavne od dvoch charakteristík životného prostredia: jeho hustota a jeho tuhosť. V každom prípade sa rýchlosť vo všeobecnosti týka hodnoty vlnovej dĺžky a periódy.

Vzťah možno matematicky vyjadriť prostredníctvom kvocientu: v = λ / t, kde v je rýchlosť vlny nameranej v metroch za sekundu, λ je vlnová dĺžka meraná v metroch a t je obdobie merané v druhom.

Ako sa meria rýchlosť šírenia?

Všeobecne platí, že rýchlosť vlny je určená jej vlnovou dĺžkou a obdobím.

Preto, pretože obdobie a frekvencia vlny sú nepriamo úmerné, možno tiež potvrdiť, že rýchlosť závisí od frekvencie vlny.

Môže vám slúžiť: Dirac Jordan Atomic Model: Charakteristiky a postuláty

Tieto vzťahy je možné vyjadriť matematicky:

v = λ / t = λ ∙ f

V tomto expresii f je frekvencia vlny meraná v Hz.

Takýto vzťah je iba ďalším spôsobom vyjadrenia vzťahu medzi rýchlosťou, priestorom a časom: v = s / t, kde S predstavuje priestor prejdený telom v pohybe.

Preto poznať rýchlosť, akou sa vlna šíri. Z vyššie uvedeného je zrejmé, že rýchlosť nezávisí od energie vlny alebo jej amplitúdy.

Napríklad, ak je to potrebné.

Faktory v závislosti od rýchlosti šírenia

Nakoniec bude rýchlosť šírenia vlny závisieť od typu vlny a charakteristík média, ktorým sa pohybuje. Niektoré konkrétne prípady sú vystavené nižšie.

Rýchlosť šírenia krížových vĺn na lane

Veľmi jednoduchý a veľmi grafický príklad na pochopenie, aké sú faktory, od ktorých zvyčajne závisí rýchlosť vlny, je rýchlosť priečnych vĺn, ktoré postupujú pozdĺž lana.

Nasledujúci výraz umožňuje určiť rýchlosť šírenia týchto vĺn:

v = √ (t / μ)

V tejto expresii μ je lineárna hustota v kilogramoch na meter a t je napätie lana.

Môže vám slúžiť: subatomické častice

Rýchlosť šírenia zvuku

Zvuk je konkrétny prípad mechanickej vlny; Preto si vyžaduje prostriedky na pohyby, nie je schopný to urobiť vo vákuu.

Rýchlosť, pri ktorej zvuk prechádza materiálnym médiom, bude založená na charakteristikách média, cez ktoré sa prenáša: teplota, hustota, tlak, vlhkosť atď.

Zvuk sa pohybuje rýchlejšie v telách v tuhom stave ako v tekutinách. Rovnakým spôsobom postupuje rýchlejšie v tekutinách ako v plynoch, takže sa pohybuje rýchlejšie vo vode ako vo vzduchu

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

Rýchlosť šírenia elektromagnetických vĺn

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

Elektromagnetické vlny sa pohybujú na približne 300 000 km/s (rýchlosť svetla), aj keď v závislosti od ich rýchlosti sú zoskupené do frekvenčných rozsahov tvoriacich to, čo sa nazýva elektromagnetické spektrum.

Vyriešené cvičenia

Prvé cvičenie

Vypočítajte rýchlosť, pri ktorej 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, ktorá je potrebná na výpočet, je lineárna hustota lana:

 μ = 12/6 = 2 kg / m

Po dokončení je už možné určiť rýchlosť šírenia, pre ktorú sa nahradí vo výraze:

Môže vám slúžiť: Live Poplatky: Koncept, charakteristiky, príklady

v = √ (t / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

Druhé cvičenie

Je známe, že frekvencia hudobnej poznámky je 440 Hz. Určite, aká je jej vlnová dĺžka vo vzduchu aj vo vode, s vedomím, že vo vzduchu je jeho rýchlosť šírenia 340 m/s, zatiaľ čo vo vode dosahuje 1400 m/s.

Riešenie

Na výpočet vlnovej dĺžky vyčistime λ nasledujúceho výrazu:

V = λ ∙ f

Je získané: λ = v / f

Nahradenie údajov o vyhlásení sú dosiahnuté nasledujúce výsledky:

λ _vysielať = 340/440 = 0,773 m

λ _{vodná voda} = 1400/440 = 3,27 m