Hitrost širjenja vala

Širjenje prečnega in vzdolžnega vala

Kakšna je hitrost širjenja vala?

The hitrost širjenja vala Velikost meri hitrost, s katero se motenje vala širi po njegovem premiku. Hitrost, pri kateri se val širi, je odvisna tako od vrste vala kot od medija, s katerim se širi.

Logično se val, ki se premika po zraku, ki to počne skozi zemljo ali ob morju. Podobno seeizmični val, zvok ali svetloba ne napreduje z isto hitrostjo. Na primer, elektromagnetni valovi se širijo s hitrostjo svetlobe; to je pri 300.000 km/s.

V primeru zvoka v zraku je njegova hitrost širjenja 343 m/s. Na splošno je za mehanske valove hitrost skozi material odvisna predvsem od dveh značilnosti okolja: njene gostote in njene togosti. V vsakem primeru je hitrost na splošno povezana z vrednostjo valovne dolžine in obdobjem.

Razmerje je mogoče matematično izraziti skozi količnik: v = λ / t, kjer je V hitrost vala, izmerjenega v metrih na sekundo, λ je valovna dolžina, izmerjena v metrih, t pa je obdobje, izmerjeno v drugem.

Kako se meri hitrost širjenja?

Na splošno je hitrost vala določena z valovno dolžino in obdobjem.

Ker sta obdobje in frekvenca vala obratno sorazmerna, je mogoče tudi potrditi, da je hitrost odvisna od frekvence valov.

Vam lahko služi: Dirac Jordan Atomski model: značilnosti in postulati

Ti odnosi je mogoče izraziti matematično:

v = λ / t = λ ∙ f

V tem izrazu je f frekvenca vala, izmerjena v Hz.

Takšen odnos je le še en način izražanja razmerja med hitrostjo, prostorom in časom: V = S / T, kjer S predstavlja prostor, ki ga prevozi telo v gibanju.

Zato je treba vedeti hitrost, s katero se val širi. Iz zgoraj navedenega je razvidno, da hitrost ni odvisna od energije vala ali njegove amplitude.

Na primer, če je zaželeno.

Dejavniki, odvisno od hitrosti širjenja

Na koncu bo hitrost širjenja vala odvisna tako od vrste vala kot od značilnosti medija, s katerim se premika. Spodaj so izpostavljeni nekateri posebni primeri.

Hitrost širjenja navzkrižnih valov na vrvi

Zelo preprost in zelo grafičen primer, da razumemo, kakšni so dejavniki, na katerih je normalno odvisna hitrost vala, je prečna valove, ki napredujejo po vrvi.

Naslednji izraz omogoča določitev hitrosti širjenja teh valov:

v = √ (t / μ)

V tem izrazu je μ linearna gostota v kilogramih na meter, t pa napetost vrvi.

Vam lahko služi: subatomski delci

Hitrost širjenja zvoka

Zvok je poseben primer mehanskega vala; Zato potrebuje sredstvo za premikanje, ne da bi ga mogli storiti v vakuumu.

Hitrost, s katero zvok potuje z materialnim medijem, bo temeljila na značilnostih medija, skozi katerega se prenaša: temperatura, gostota, tlak, vlaga itd.

Zvok se premika hitreje v trdnih telesih kot v tekočinah. Na enak način hitreje napreduje v tekočinah kot v plini, zato se v vodi premika hitreje kot v zraku

Konkretno, njegova hitrost širjenja v zraku je 343 m/s, kadar je pri temperaturi 20 ° C.

Hitrost širjenja elektromagnetnih valov

Elektromagnetni valovi, ki so vrsta prečnih valov, se širijo po vesolju. Zato za premikanje ne potrebujejo sredstev: lahko potujejo skozi praznino.

Elektromagnetni valovi se premaknejo na približno 300.000 km/s (svetlobna hitrost), čeprav so odvisno od njihove hitrosti razvrščeni v frekvenčni razponi, ki sestavljajo tako imenovano elektromagnetni spekter.

Rešene vaje

Prva vaja

Izračunajte hitrost, s katero se prečni val širi skozi 6 m dolge vrvi, če je napetost vrvi 8 N, njegova skupna masa pa 12 kg.

Rešitev

Prva stvar, ki je potrebna za izračun, je linearna gostota vrvi:

 μ = 12/6 = 2 kg / m

Ko to storite, je že mogoče določiti hitrost širjenja, za katero je nadomeščena v izrazu:

Lahko vam služi: stroški v živo: koncept, značilnosti, primeri

v = √ (t / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

Druga vaja

Znano je, da je pogostost glasbene note 440 Hz. Določite, kakšna je njena valovna dolžina tako v zraku kot v vodi, vedoč, da je v zraku njegova hitrost širjenja 340 m/s, medtem ko v vodi doseže 1400 m/s.

Rešitev

Za izračun valovne dolžine počistimo λ naslednjega izraza:

V = λ ∙ f

Je pridobljeno: λ = v / f

Nadomestitev podatkov izjave so doseženi naslednji rezultati:

λ _zrak = 340 /440 = 0,773 m

λ _voda = 1400 /440 = 3,27 m