Vågens förökningshastighet

Förökning av en tvärgående och longitudinell våg

Vad är förökningshastigheten för en våg?

De Vågens förökningshastighet Det är storleken som mäter hastigheten med vilken störningen av vågen sprids över hela dess förskjutning. Hastigheten med vilken vågen sprids beror på både vågtypen och mediet som det sprider sig.

Logiskt sett kommer en våg som rör sig genom luften som en som gör det genom jorden eller vid havet inte att röra sig med samma hastighet. På samma sätt går en seismisk våg, ljud eller ljus inte med samma hastighet. Till exempel sprids elektromagnetiska vågor med ljusets hastighet; det vill säga vid 300.000 km/s.

När det gäller ljud i luften är dess förökningshastighet 343 m/s. I allmänhet beror hastigheten genom ett material för mekaniska vågor i två av miljöns egenskaper: dess täthet och dess styvhet. I alla fall är hastigheten i allmänhet relaterad till värdet på våglängden och perioden.

Förhållandet kan uttryckas matematiskt genom kvoten: v = λ / t, där v är hastigheten på vågen mätt i meter per sekund, λ är våglängden mätt i meter och t är perioden mätt i andra.

Hur mäts förökningshastigheten?

I allmänhet bestäms hastigheten på en våg av dess våglängd och av dess period.

Eftersom perioden och frekvensen för en våg är omvänt proportionell kan det också bekräftas att hastigheten beror på vågfrekvensen.

Kan tjäna dig: Dirac Jordan Atomic Model: Egenskaper och postulat

Dessa relationer kan uttryckas matematiskt:

v = λ / t = λ ∙ f

I detta uttryck är F frekvensen för vågen uppmätt i Hz.

En sådan relation är bara ett annat sätt att uttrycka förhållandet mellan hastighet, utrymme och tid: v = s / t, där S representerar det utrymme som en kropp i rörelse har rest.

För att veta hastigheten med vilken en våg sprider är det därför nödvändigt att veta dess våglängd och antingen dess period eller dess frekvens. Från ovanstående är det uppenbart att hastigheten inte beror på vågen eller dess amplitud.

Om det till exempel önskas.

Faktorer beroende på förökningshastigheten

I slutändan beror en vågs förökningshastighet på både vågtypen och egenskaperna hos mediet genom vilket det rör sig. Vissa specifika fall exponeras nedan.

Förökningshastighet för korsvågor på ett rep

Ett mycket enkelt och mycket grafiskt exempel för att förstå vad som är de faktorer som hastigheten på en våg normalt beror på är den av de tvärgående vågorna som går framåt längs ett rep.

Följande uttryck gör det möjligt att bestämma förökningshastigheten för dessa vågor:

v = √ (t / μ)

I detta uttryck är μ den linjära densiteten i kilogram per meter och T är repets spänning.

Kan tjäna dig: subatomära partiklar

Ljudutbredningshastighet

Ljud är ett särskilt fall av mekanisk våg; Därför kräver det ett sätt att röra sig, inte kunna göra det i ett vakuum.

Hastigheten med vilken ljudet reser med ett materialmedium kommer att baseras på egenskaperna hos mediet genom vilket det överförs: temperatur, densitet, tryck, fuktighet etc.

Ljudet rör sig snabbare i fasta tillståndskroppar än i vätskor. På samma sätt går den snabbare i vätskor än i gaser, så det rör sig snabbare i vatten än i luften

Specifikt är förökningshastigheten i luften 343 m/s när den är vid en temperatur på 20 ºC.

Förökningshastighet för elektromagnetiska vågor

Elektromagnetiska vågor, som är en typ av tvärgående vågor, spridda genom rymden. Därför kräver de inte ett sätt att röra sig: de kan resa genom tomrummet.

Elektromagnetiska vågor flyttar till cirka 300 000 km/s (ljushastighet) Även om de, beroende på deras hastighet, grupperas i frekvensintervall som komponerar vad som kallas elektromagnetiskt spektrum.

Löst övningar

Första träning

Beräkna hastigheten med vilken en tvärgående våg sprider sig genom ett 6 m långt rep, om repets spänning är 8 N och dess totala massa är 12 kg.

Lösning

Det första som är nödvändigt att beräkna är repets linjära densitet:

 μ = 12/6 = 2 kg / m

När detta är gjort är det redan möjligt att bestämma förökningshastigheten, för vilken den ersätts i uttrycket:

Det kan tjäna dig: levande avgifter: koncept, egenskaper, exempel

v = √ (t / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

Andra träning

Det är känt att frekvensen för musiknoten är 440 Hz. Bestäm vad våglängden är både i luften och i vatten, och vet att i luften är förökningshastigheten 340 m/s, medan den i vattnet når 1400 m/s.

Lösning

För att beräkna våglängden rensar vi λ av följande uttryck:

V = λ ∙ f

Erhålles: λ = v / f

Genom att ersätta uppgifterna i uttalandet nås följande resultat:

λ _luft = 340 /440 = 0,773 m

λ _vatten = 1400/440 = 3,27 m