KECEPATAN PENYEBARAN GELOMBANG: FAKTOR DAN PENGUKURAN - FIZIKAL - 2026

The halaju perambatan gelombang adalah magnitud yang mengukur kelajuan di mana gangguan daripada merambat ombak sepanjang sesaran. Kelajuan gelombang menyebarkan bergantung kepada jenis gelombang dan medium yang melaluinya.

Secara logiknya, gelombang yang bergerak melalui udara tidak akan bergerak dengan kelajuan yang sama dengan gelombang yang bergerak melalui darat atau laut. Begitu juga, gelombang, suara atau cahaya seismik tidak bergerak dengan kelajuan yang sama. Contohnya, dalam gelombang elektromagnetik vakum menyebarkan pada kelajuan cahaya; iaitu, 300,000 km / s.

Sekiranya bunyi di udara, kecepatan perambatannya adalah 343 m / s. Secara amnya, untuk gelombang mekanikal, kelajuan melalui bahan bergantung terutamanya pada dua ciri medium: ketumpatan dan kekakuannya. Bagaimanapun, kelajuan umumnya berkaitan dengan nilai panjang gelombang dan noktah.

Hubungan tersebut dapat dinyatakan secara matematik melalui hasil bagi: v = λ / T, di mana v adalah kelajuan gelombang yang diukur dalam meter per saat, λ adalah panjang gelombang yang diukur dalam meter dan T adalah tempoh yang diukur dalam detik.

Seperti yang diukur?

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, secara umum kelajuan gelombang ditentukan oleh panjang gelombang dan tempohnya.

Oleh itu, kerana tempoh dan frekuensi gelombang berkadar songsang, dapat juga dinyatakan bahawa kelajuan bergantung pada frekuensi gelombang.

Hubungan ini dapat dinyatakan secara matematik seperti ini:

v = λ / T = λ ∙ f

Dalam ungkapan ini f adalah frekuensi gelombang yang diukur dalam Hz.

Hubungan ini hanyalah cara lain untuk menyatakan hubungan antara kelajuan, ruang dan masa: v = s / t, di mana s mewakili ruang yang dilalui oleh badan yang bergerak.

Atas sebab ini, untuk mengetahui kelajuan gelombang menyebar, perlu mengetahui panjang gelombang dan sama ada tempoh atau frekuensi. Dari perkara di atas, jelas menunjukkan bahawa kelajuan tidak bergantung pada tenaga gelombang atau amplitudnya.

Sebagai contoh, jika anda ingin mengukur kelajuan penyebaran gelombang di sepanjang tali, anda boleh melakukannya dengan menentukan masa yang diperlukan untuk gangguan dari satu titik pada tali ke titik yang lain.

Faktor bergantung kepada

Pada akhirnya, kelajuan penyebaran gelombang akan bergantung pada jenis gelombang dan ciri-ciri medium yang dilaluinya. Berikut adalah beberapa kes tertentu.

Kecepatan penyebaran gelombang melintang dalam tali

Contoh yang sangat sederhana dan sangat grafik untuk memahami apakah faktor-faktor di mana kelajuan gelombang biasanya bergantung adalah gelombang melintang yang bergerak di sepanjang tali.

Ungkapan berikut memungkinkan untuk menentukan kelajuan penyebaran gelombang ini:

v = √ (T / μ)

Dalam ungkapan ini μ adalah ketumpatan linear dalam kilogram per meter dan T adalah ketegangan tali.

Kelajuan penyebaran bunyi

Suara adalah kes gelombang mekanikal tertentu; oleh itu, ia memerlukan kaedah untuk dapat bergerak, tidak dapat melakukannya dalam keadaan hampa.

Kelajuan di mana bunyi bergerak melalui media material akan menjadi fungsi ciri-ciri media yang dilalui ia: suhu, ketumpatan, tekanan, kelembapan, dll.

Suara bergerak lebih pantas di badan keadaan pepejal daripada cecair. Dengan cara yang sama, ia bergerak lebih cepat dalam cecair daripada gas, jadi bergerak lebih cepat di dalam air daripada di udara.

Secara khusus, kecepatan perambatannya di udara adalah 343 m / s ketika pada suhu 20 ºC.

Kecepatan penyebaran gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik, yang merupakan sejenis gelombang melintang, menyebarkan melalui ruang angkasa. Oleh itu, mereka tidak memerlukan alat pergerakan: mereka dapat melakukan perjalanan melalui kekosongan.

Gelombang elektromagnetik bergerak dengan kecepatan sekitar 300.000 km / s (kecepatan cahaya) walaupun, bergantung pada kelajuannya, gelombang tersebut dikelompokkan menjadi julat frekuensi yang membentuk apa yang disebut spektrum elektromagnetik.

Latihan yang diselesaikan

Latihan pertama

Cari kelajuan di mana gelombang melintang bergerak melalui tali sepanjang 6 m, jika tegangan pada tali adalah 8 N dan jisim totalnya ialah 12 kg.

Penyelesaian

Perkara pertama yang perlu dikira ialah ketumpatan linear tali:

μ = 12/6 = 2 kg / m

Setelah ini dilakukan, adalah mungkin untuk menentukan kelajuan penyebaran, yang mana ia diganti dalam ungkapan:

v = √ (T / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

Latihan kedua

Telah diketahui bahawa frekuensi nada muzik adalah 440 Hz. Tentukan berapa panjang gelombang di udara dan di air, dengan mengetahui bahawa kecepatan perambatannya di udara adalah 340 m / s, ketika di udara air mencapai 1400 m / s.

Penyelesaian

Untuk mengira panjang gelombang kita menyelesaikan λ dari ungkapan berikut:

v = λ ∙ f

Ia diperoleh: λ = v / f

Menggantikan data dari pernyataan, hasil berikut dicapai:

λ _udara = 340/440 = 0.773 m

λ _air = 1400/440 = 3,27 m

Rujukan

1. Gelombang (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 19 Mei 2018, dari es.wikipedia.org.
2. Halaju fasa (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 19 Mei 2018, dari en.wikipedia.org.
3. Kelajuan bunyi (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 19 Mei 2018, dari en.wikipedia.org.
4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fizik dan kimia. Everest
5. David C. Cassidy, Gerald James Holton, Floyd James Rutherford (2002). Memahami fizik. Birkhäuser.
6. Perancis, AP (1971). Getaran dan Gelombang (siri fizik Pengenalan MIT). Nelson Thornes.
7. Crawford jr., Frank S. (1968). Gelombang (Berkeley Physics Course, Vol. 3), McGraw-Hill.