Utbredningshastighet av en vågfaktor och hur det mäts



den hastighet för fortplantning av en våg är storleken som mäter hastigheten vid vilken störningen av vågen sprider sig längs dess förskjutning. Hastigheten vid vilken vågen sprids beror på både typen av våg och mediet genom vilket det förökas.

Logiskt kommer det inte att flytta i samma hastighet en våg som rör sig genom luften den som gör den genom landet eller havet. På samma sätt går en seismisk våg, ljud eller ljus inte i samma hastighet. I ett vakuum sprids elektromagnetiska vågor vid ljusets hastighet; det vill säga 300 000 km / s.

Vid ljud i luften är dess fortplantningshastighet 343 m / s. I allmänhet, för mekaniska vågor, hastigheten genom ett material beror primärt på två av de mediumegenskaper: dess densitet och styvhet. I vilket fall som helst är hastigheten relaterad till värdet av våglängden och perioden.

Relationen kan uttryckas matematiskt genom förhållandet: v = λ / T, där v är hastigheten för den uppmätta vågformen i meter per sekund, är λ våglängden i meter och T är perioden mätt i sekunder.

index

  • 1 Hur mäts det?
  • 2 Faktorer som det beror på
    • 2.1 Utbredning av transversella vågor på en sträng
    • 2.2 Hastighet för ljudutbredning
    • 2.3 Utbredning av elektromagnetiska vågor
  • 3 Övningar löst
    • 3.1 Första övningen
    • 3.2 Andra övningen
  • 4 referenser

Hur mäts det?

Såsom redan nämnts ovan bestäms i allmänhet hastigheten hos en våg av dess våglängd och dess period.

Därför, med tanke på att vågens period och frekvens är omvänt proportionerliga, kan det också sägas att hastigheten beror på vågens frekvens.

Dessa relationer kan uttryckas matematiskt så här:

v = λ / T = λ ∙ f

I detta uttryck är f frekvensen för vågmätningen i Hz.

Ett sådant förhållande är bara ett annat sätt att uttrycka förhållandet mellan hastighet, rymd och tid: v = s / t, där s representerar det utrymme som rejste av en kropp i rörelse.

Därför är det nödvändigt att känna till sin våglängd och dess period eller dess frekvens för att känna till den hastighet vid vilken en våg sprider sig. Av ovanstående är det uppenbart att hastigheten inte beror varken på vågens energi eller på dess amplitud.

Om du till exempel vill mäta hastigheten för förökning av en våg längs ett rep kan det göras genom att bestämma den tid det tar en störning att gå från en punkt av repet till en annan.

Faktorer som det beror på

I slutändan kommer hastigheten för förökning av en våg att bero på både typen av våg och egenskaperna hos mediet genom vilket det rör sig. Nedan följer några specifika fall.

Förökningshastighet av tvärvågor på en sträng

Ett mycket enkelt och mycket grafiskt exempel för att förstå vilka faktorer som vågens hastighet normalt beror på är den av tvärgående vågor som rör sig längs en sträng.

Följande uttryck möjliggör bestämning av fortplantningshastigheten för dessa vågor:

v = √ (T / μ)

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

Ljudutbredningshastighet

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

Hastigheten vid vilken ljudet färdas genom ett materialmedium kommer att vara en funktion av mediet i vilket det överförs: temperatur, densitet, tryck, fuktighet etc..

Ljudet rör sig snabbare i kroppar i fast tillstånd än i vätskor. På samma sätt går det snabbare i vätskor än i gaser, så det färdas snabbare i vatten än i luften

I synnerhet är dess utbredningshastighet i luften 343 m / s när den är vid en temperatur av 20 ºC.

Förökningshastighet för elektromagnetiska vågor

Elektromagnetiska vågor, som är en typ av tvärgående vågor, sprider sig genom rymden. Därför behöver de inte ett sätt att flytta: de kan resa genom tomrummet.

Elektromagnetiska vågor rör sig vid cirka 300 000 km / s (ljushastighet), men beroende på deras hastighet grupperas de i frekvensområden som komponerar det som kallas elektromagnetiskt spektrum.

Lösta övningar

Första träningen

Beräkna den hastighet vid vilken en tvärgående våg sprids genom ett 6 m lång rep, om repspänningen är 8 N och dess totala massa är 12 kg.

lösning

Det första som behöver beräknas är strängens linjära densitet:

 μ = 12/6 = 2 kg / m

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

v = √ (T / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

Andra övningen

Det är känt att frekvensen av musik noten är 440 Hz. Bestäm vad sin våglängd både i luften och i vattnet, med vetande att i luften är dess utbredningshastighet 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

Du får: λ = v / f

Genom att ersätta uppgifterna i uttalandet kommer vi fram till följande resultat:

λ luft = 340/440 = 0.773 m

λ vatten = 1400/440 = 3,27 m

referenser

  1. Wave (n.d.). På Wikipedia. Hämtad den 19 maj 2018, från en.wikipedia.org.
  2. Fashastighet (n.d.). På Wikipedia. Hämtad den 19 maj 2018, från en.wikipedia.org.
  3. Ljudhastighet (n.d.). På Wikipedia. Hämtad den 19 maj 2018, från en.wikipedia.org.
  4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fysik och kemi. Everest
  5. David C. Cassidy, Gerald James Holton, Floyd James Rutherford (2002). Förstå fysiken. Birkhäuser.
  6. Franska, A.P. (1971). Vibrationer och vågor (M.I.T. Introduktionsfysikserie). Nelson Thornes.
  7. Crawford jr., Frank S. (1968). Vågor (Berkeley Physics Course, vol. 3), McGraw-Hill.