Брзина ширења фактора вала и како се мјери

Тхе брзина ширења вала је магнитуда која мери брзину којом се поремећај таласа шири дуж његовог померања. Брзина којом се вал шири зависи и од типа таласа и од медија кроз који се пропагира.

Логично, неће се кретати истом брзином талас који се креће кроз ваздух онај који га пролази кроз копно или море. На исти начин сеизмички талас, звук или светлост не напредују истом брзином. На пример, у вакууму се електромагнетни таласи шире брзином светлости; то јест, на 300.000 км / с.

У случају звука у ваздуху, његова брзина ширења је 343 м / с. Генерално, за механичке таласе брзина кроз материјал зависи углавном од две карактеристике медијума: његове густине и крутости. У сваком случају, опћенито је брзина повезана с вриједношћу валне дуљине и периода.

Однос се може изразити математички преко квоцијента: в = λ / Т, где је в брзина таласа мерена у метрима у секунди, λ је таласна дужина мерена у метрима, а Т време које се мери у секундама.

Индек

• 1 Како се мери?
• 2 Фактори од којих зависи
  • 2.1 Брзина ширења попречних таласа на жици
  • 2.2 Брзина ширења звука
  • 2.3 Брзина ширења електромагнетних таласа
• 3 Вежбе решене
  • 3.1 Прва вежба
  • 3.2 Друга вјежба
• 4 Референце

Како се мери?

Као што је већ поменуто, брзина таласа се генерално одређује његовом таласном дужином и периодом.

Према томе, с обзиром да су период и фреквенција таласа обрнуто пропорционални, може се рећи да брзина зависи од фреквенције таласа.

Ови односи се могу изразити математички овако:

в = λ / Т = λ ∙ ф

У овом изразу ф је фреквенција таласа измерена у Хз.

Такав однос је само још један начин да се изрази однос између брзине, простора и времена: в = с / т, где с представља простор који путује тело у покрету.

Стога, да бисмо знали брзину којом се вал шири, потребно је знати њену таласну дужину и њен период или његову фреквенцију. Из наведеног је јасно да брзина не зависи ни од енергије вала нити од његове амплитуде.

На пример, ако желите да измерите брзину ширења таласа дуж конопа, то можете да урадите тако што ћете одредити време које је потребно да се сметња крене из једне тачке уже у другу..

Фактори од којих зависи

На крају, брзина ширења таласа ће зависити и од типа таласа и од карактеристика медија кроз који се креће. У наставку су наведени неки конкретни случајеви.

Брзина ширења попречних таласа на жици

Веома једноставан и веома сликовит пример да би се разумели фактори на којима нормално зависи брзина таласа је онај трансверзалних таласа који се крећу дуж низа.

Следећи израз омогућава да се одреди брзина пропагације за ове таласе:

в = √ (Т / μ)

У овом изразу μ је линеарна густина у килограмима по метру и Т је напетост низа.

Брзина ширења звука

Звук је посебан случај механичког таласа; стога, то захтева средство за кретање, а не у стању да то уради у вакууму.

Брзина којом звук путује кроз материјални медиј ће бити функција карактеристика медија кроз који се преноси: температура, густина, притисак, влажност итд..

Звук се брже креће у тијелима у чврстом стању него у текућинама. На исти начин, брже напредује у течностима него у гасовима, тако да путује брже у води него у ваздуху

Посебно, брзина његовог ширења у зраку је 343 м / с када је на температури од 20 ºЦ.

Брзина ширења електромагнетних таласа

Електромагнетни таласи, који су врста трансверзалних таласа, шире се кроз простор. Према томе, они не захтијевају средства за кретање: могу путовати кроз празнину.

Електромагнетни таласи се крећу око 300.000 км / с (брзина светлости), мада су, у зависности од њихове брзине, груписани у фреквентне опсеге који чине оно што се назива електромагнетни спектар..

Решене вежбе

Прва вежба

Израчунајте брзину којом се шири попречни талас кроз ужад дужине 6 м, ако је напетост ужета 8 Н и њена укупна маса је 12 кг.

Решење

Прва ствар коју треба израчунати је линеарна густина низа:

 μ = 12/6 = 2 кг / м

Када се то уради, већ је могуће одредити брзину пропагације, за коју се замењује у изразу:

в = √ (Т / μ) = √ (8/2) = 2 м / с

Друга вежба

Познато је да је фреквенција музичке ноте 440 Хз.Одредите која је њена таласна дужина иу ваздуху иу води, знајући да је у ваздуху његова брзина ширења 340 м / с, док је у вода достиже 1400 м / с.

Решење

Да израчунамо таласну дужину очистимо λ следећег израза:

в = λ ∙ ф

Добијате: λ = в / ф

Замењујући податке из изјаве, долазимо до следећих резултата:

λ _ваздух = 340/440 = 0,773 м

λ _воде = 1400/440 = 3,27 м

Референце

1. Талас (н.д.). Ин Википедиа. Преузето 19. маја 2018. године, са ен.википедиа.орг.
2. Фазна брзина (н.д.). Ин Википедиа. Преузето 19. маја 2018. године, са ен.википедиа.орг.
3. Брзина звука (н.д.). Ин Википедиа. Преузето 19. маја 2018. године, са ен.википедиа.орг.
4. Фидалго Санцхез, Јосе Антонио (2005). Пхисицс анд Цхемистри. Еверест
5. Давид Ц. Цассиди, Гералд Јамес Холтон, Флоид Јамес Рутхерфорд (2002). Разумевање физике. Биркхаусер.
6. Френцх, А.П. (1971). Вибрације и таласи (М.И.Т. Уводни низ физике). Нелсон Тхорнес.
7. Цравфорд јр., Франк С. (1968). Валови (Беркелеи Пхисицс Цоурсе, Вол. 3), МцГрав-Хилл.