BANGOS PLITIMO GREITIS: VEIKSNIAI IR MATAVIMAS - FIZINIS - 2025

Sklidimo bangos greitis yra dydis, kuris matuoja greitį, kuriuo bangos propaguojamos palei jo poslinkis sutrikimas. Bangos plitimo greitis priklauso ir nuo bangos tipo, ir nuo terpės, per kurią ji sklinda.

Logiškai mąstant, banga, kuri juda oru, nesiruošia judėti tokiu pat greičiu kaip ta, kuri juda sausuma ar jūra. Panašiai seisminė banga, garsas ar šviesa nejuda tuo pačiu greičiu. Pavyzdžiui, vakuume elektromagnetinės bangos sklinda šviesos greičiu; tai yra 300 000 km / s.

Garso ore atveju jo sklidimo greitis yra 343 m / s. Apskritai, esant mechaninėms bangoms, medžiagos sklidimo greitis daugiausia priklauso nuo dviejų terpės savybių: jos tankio ir standumo. Bet kokiu atveju, greitis paprastai yra susijęs su bangos ilgio ir laikotarpio verte.

Ryšys gali būti išreikštas matematiškai per koeficientą: v = λ / T, kur v yra bangos greitis, išmatuotas metrais per sekundę, λ yra bangos ilgis, išmatuotas metrais, ir T yra laikotarpis, išmatuotas sekundėmis.

Kaip išmatuota?

Kaip minėta anksčiau, bangos greitį paprastai lemia jos bangos ilgis ir laikotarpis.

Taigi, kadangi bangos periodas ir dažnis yra atvirkščiai proporcingi, taip pat galima teigti, kad greitis priklauso nuo bangos dažnio.

Šie santykiai gali būti išreikšti matematiškai taip:

v = λ / T = λ ∙ f

Šioje išraiškoje f yra bangos dažnis, išmatuotas Hz.

Šis santykis yra tik dar vienas būdas išreikšti santykį tarp greičio, erdvės ir laiko: v = s / t, kur s žymi judančio kūno apimtą erdvę.

Dėl šios priežasties norint žinoti bangos sklidimo greitį, būtina žinoti jos bangos ilgį ir periodą arba dažnį. Iš to, kas išdėstyta aukščiau, aišku, kad greitis nepriklauso nuo bangos energijos ar jos amplitudės.

Pvz., Jei norite išmatuoti bangos plitimo išilgai virvės greitį, galite tai padaryti nustatydami laiką, per kurį trikdis pereina iš vieno lyno taško į kitą.

Veiksniai, nuo kurių priklauso

Galiausiai bangos plitimo greitis priklausys ir nuo bangos tipo, ir nuo terpės, kuria ji eina, savybių. Žemiau yra keletas konkrečių atvejų.

Skersinių bangų plitimo greitis stygoje

Labai paprastas ir labai grafiškas pavyzdys, skirtas suprasti, nuo kurių veiksnių paprastai priklauso bangos greitis, yra tas skersinių bangų, einančių išilgai stygos, pavyzdys.

Ši išraiška leidžia nustatyti šių bangų sklidimo greitį:

v = √ (T / μ)

Šia išraiška μ yra linijinis tankis kilogramais metru, o T - stygos įtempis.

Garso sklidimo greitis

Garsas yra ypatingas mechaninės bangos atvejis; todėl reikia priemonių, kad galėtų judėti, negalėdamas to padaryti vakuume.

Garso, einančio per medžiaginę terpę, greitis priklausys nuo terpės, per kurią jis sklinda, savybių: temperatūros, tankio, slėgio, drėgmės ir kt.

Kietųjų kūno dalių garsas sklinda greičiau nei skysčiuose. Tuo pačiu būdu jis greičiau juda skysčiuose nei dujose, todėl greičiau juda vandenyje nei ore.

Tiksliau, jo sklidimo ore greitis yra 343 m / s, kai temperatūra yra 20 ºC.

Elektromagnetinių bangų sklidimo greitis

Elektromagnetinės bangos, kurios yra skersinių bangų rūšis, plinta erdvėje. Todėl jiems nereikia judėjimo priemonių: jie gali keliauti per tuštumą.

Elektromagnetinės bangos juda maždaug 300 000 km / s (šviesos greičiu), nors, priklausomai nuo jų greičio, yra suskirstytos į dažnių diapazonus, sudarančius vadinamąjį elektromagnetinį spektrą.

Išspręsta mankšta

Pirmas pratimas

Raskite greitį, kuriuo skersinė banga eina per 6 m ilgio virvę, jei lyno įtempis yra 8 N, o jo visa masė yra 12 kg.

Sprendimas

Pirmas dalykas, kurį reikia apskaičiuoti, yra eilutės tankis:

μ = 12/6 = 2 kg / m

Tai padarius, galima nustatyti sklidimo greitį, kuriam jis yra pakeistas:

v = √ (T / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

Antras pratimas

Yra žinoma, kad muzikinės natos dažnis yra 440 Hz.Nustatykite, koks yra jos bangos ilgis tiek ore, tiek vandenyje, žinant, kad ore jo sklidimo greitis yra 340 m / s, o esant vanduo siekia 1400 m / s.

Sprendimas

Norėdami apskaičiuoti bangos ilgį, išspręsime λ iš šios išraiškos:

v = λ ∙ f

Jis gaunamas: λ = v / f

Pakeitus duomenis iš pareiškimo, pasiekiama šių rezultatų:

λ _oras = 340/440 = 0,773 m

λ _vanduo = 1400/440 = 3,27 m

Nuorodos

1. Banga (nd). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Gegužės 19 d. Iš es.wikipedia.org.
2. Fazės greitis (nd). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Gegužės 19 d. Iš en.wikipedia.org.
3. Garso greitis (nd). Vikipedijoje. Gauta 2018 m. Gegužės 19 d. Iš en.wikipedia.org.
4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fizika ir chemija. Everestas
5. Davidas C. Cassidy, Geraldas Jamesas Holtonas, Floydas Jamesas Rutherfordas (2002). Fizikos supratimas. Birkhäuser.
6. Prancūzų kalba, AP (1971). Vibracija ir bangos (MIT įvadinė fizikos serija). Nelsonas Thornesas.
7. Crawford jaunesnysis, Frank S. (1968). Bangos (Berklio fizikos kursai, 3 tomas), McGraw-Hill.