מהירות של התפשטות גורמי גל וכיצד הוא נמדד

ה מהירות התפשטות של גל הוא הגודל שמודד את המהירות בה הפרעות הגל מתפשטות לאורך התזוזה. המהירות שבה הגל מתפשט תלויה הן בסוג הגל והן במדיום שדרכו הוא מתפשט.

מבחינה הגיונית, זה לא הולך לזוז באותה מהירות גל הנע באוויר דרך זה שעושה את זה דרך הארץ או את הים. באותו אופן, גל סייסמי, צליל או אור אינו מתקדם באותה מהירות. לדוגמה, בגלים אלקטרומגנטיים ואקום מתפשטים במהירות האור; כלומר, ב 300,000 ק"מ / s.

במקרה של קול באוויר, מהירות ההפצה שלו היא 343 m / s. באופן כללי, עבור גלי מכאניים, מהירות באמצעות חומר תלוי בעיקר על שני המאפיינים של המדיום: צפיפות ונוקשות שלה. בכל מקרה, בדרך כלל המהירות קשורה לערך של אורך הגל ואת התקופה.

הקשר יכול להתבטא מתמטית דרך המנה: v = λ / T, כאשר V הוא מהירות הגל הנמדד במטר לשנייה, λ הוא אורך הגל הנמדד במטר ו- T התקופה הנמדדת בשניות.

אינדקס

• 1 איך זה נמדד?
• 2 גורמים שבהם זה תלוי
  • 2.1 מהירות של התפשטות גלים רוחביים על חוט
  • 2.2 מהירות התפשטות קול
  • 2.3 מהירות התפשטות גלים אלקטרומגנטיים
• 3 תרגילים נפתרו
  • 3.1 תרגיל ראשון
  • 3.2 תרגיל שני
• 4 הפניות

איך זה נמדד?

כאמור, בדרך כלל מהירות הגל נקבעת על ידי אורך הגל שלה ותקופתה.

לכן, בהתחשב בכך שתקופת הגל ותדירותו ניכרת ביחס הפוך, ניתן לומר כי המהירות תלויה בתדירות הגל.

יחסים אלה יכולים לבוא לידי ביטוי במתמטיקה כך:

v = λ / T = λ ∙ f

בביטוי זה f הוא תדירות הגל הנמדד בהרץ.

מערכת יחסים כזו היא רק דרך נוספת להביע את הקשר בין מהירות, מרחב וזמן: v = s / t, כאשר s מייצג את החלל שנוסע על ידי גוף בתנועה.

לכן, כדי לדעת את המהירות שבה גל מתפשט, יש לדעת את אורך הגל שלה או את התקופה או את התדירות. מן האמור לעיל, ברור כי המהירות אינה תלויה לא על האנרגיה של הגל ולא על משרעת שלה.

לדוגמה, אם אתה רוצה למדוד את המהירות של התפשטות של גל לאורך חבל, זה יכול להיעשות על ידי קביעת הזמן שלוקח הפרעה לעבור מנקודה אחת של החבל למשנהו.

גורמים שבהם זה תלוי

בסופו של דבר, מהירות ההתפשטות של גל תהיה תלויה הן בסוג הגל והן במאפייניו של המדיום שדרכו הוא נע. להלן כמה מקרים ספציפיים.

מהירות התפשטות של גלים רוחביים על חוט

דוגמה פשוטה מאוד וגרפית מאוד כדי להבין מה הם הגורמים שבהם מהירות הגל בדרך כלל תלוי זה של גלים רוחביים לנוע לאורך מחרוזת.

הביטוי הבא מאפשר לקבוע את מהירות התפשטות הגלים האלה:

v = √ (T / μ)

בביטוי זה μ הוא צפיפות ליניארית בק"ג למטר ו- T הוא המתח של המחרוזת.

מהירות התפשטות קול

הצליל הוא מקרה מסוים של גל מכני; לכן, הוא דורש אמצעי כדי לזוז, לא להיות מסוגל לעשות זאת בחלל ריק.

המהירות שבה הקול עובר דרך מדיום חומר תהיה פונקציה של המאפיינים של המדיום שדרכו הוא מועבר: טמפרטורה, צפיפות, לחץ, לחות וכו '..

הצלילים נעים מהר יותר בגופים במצב מוצק מאשר בנוזלים. באותו אופן, הוא מתקדם מהר יותר נוזלים מאשר בגזים, ולכן הוא נוסע מהר יותר מאשר במים

במיוחד, מהירות ההתפשטות שלה באוויר היא 343 m / s כאשר הוא בטמפרטורה של 20 מעלות צלסיוס.

מהירות התפשטות של גלים אלקטרומגנטיים

גלים אלקטרומגנטיים, שהם סוג של גלים רוחביים, מתפשטים בחלל. לכן, הם אינם דורשים אמצעי תנועה: הם יכולים לנסוע דרך הריק.

גלים אלקטרומגנטיים נעים בכ- 300,000 קמ"ש (מהירות האור), אך בהתאם למהירותם, הם מקובצים לטווחי תדרים המרכיבים את מה שקרוי הספקטרום האלקטרומגנטי.

תרגילים נפתרים

תרגיל ראשון

לחשב את המהירות שבה גל רוחבי מתפשט דרך חבל 6 מ 'ארוך, אם המתח חבל הוא 8 N ו מסתו הכולל הוא 12 ק"ג.

פתרון

הדבר הראשון שצריך לחשב הוא צפיפות ליניארית של המחרוזת:

 μ = 12/6 = 2 kg / m

ברגע שהדבר נעשה, ניתן כבר לקבוע את מהירות ההתפשטות, שעבורה הוא מוחלף בביטוי:

v = √ (T / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

תרגיל שני

ידוע כי התדר של הפתק המוזיקלי הוא 440 הרץ, לקבוע מהו אורך הגל שלה הן באוויר והן במים, בידיעה שבאוויר מהירות ההתפשטות שלו היא 340 m / s, ואילו מים מגיע 1400 מ \ ש.

פתרון

כדי לחשב את אורך הגל אנו לנקות λ של הביטוי הבא:

v = λ ∙ f

אתה מקבל: λ = v / f

בהחלפת נתוני ההצהרה אנו מגיעים לתוצאות הבאות:

λ _אוויר = 340/440 = 0.773 m

λ _מים = 1400/440 = 3.27 m

הפניות

1. גל (n.d). בוויקיפדיה. ב -19 במאי 2018, מתוך en.wikipedia.org.
2. מהירות השלב (n.d). בוויקיפדיה. ב -19 במאי 2018, מתוך en.wikipedia.org.
3. מהירות הקול (n.d). בוויקיפדיה. ב -19 במאי 2018, מתוך en.wikipedia.org.
4. פידלגו סאנצ'ס, חוסה אנטוניו (2005). פיסיקה וכימיה. אוורסט
5. דייויד ג 'קסידי, ג' רלד ג 'יימס הולטון, פלויד ג' יימס Rutherford (2002). הבנת הפיזיקה. Birkhäuser.
6. צרפתית, A.P. (1971). רטט וגלים (M.I.T. סדרת פיזיקה מבוא). נלסון ת'ורנס.
7. קרופורד ג 'וניור, פרנק ס' (1968). גלים (קורס בפיזיקה בברקלי, כרך 3)), מקגרו היל.