BIR DALGANIN YAYILMA HIZI: FAKTÖRLER VE ÖLÇÜM - FIZIKSEL - 2025

Bir dalganın yayılma hızı hızını ölçen büyüklüğü olan yer değiştirmesi boyunca dalga husule bozulması en. Dalganın yayılma hızı, hem dalganın türüne hem de içinden yayıldığı ortama bağlıdır.

Mantıksal olarak, havada hareket eden bir dalga, karada veya denizde hareket eden dalga ile aynı hızda ilerlemeyecektir. Benzer şekilde sismik bir dalga, ses veya ışık aynı hızda ilerlemiyor. Örneğin, bir vakumda elektromanyetik dalgalar ışık hızında yayılır; yani 300.000 km / s.

Sesin havada olması durumunda yayılma hızı 343 m / s'dir. Genel olarak, mekanik dalgalar için, bir malzemeden geçen hız, esas olarak ortamın iki özelliğine bağlıdır: yoğunluğu ve sertliği. Her durumda, genellikle hız, dalga boyunun değeri ve periyotla ilgilidir.

İlişki, bölüm aracılığıyla matematiksel olarak ifade edilebilir: v = λ / T, burada v saniyede metre cinsinden ölçülen dalganın hızı, λ metre cinsinden ölçülen dalga boyu ve T saniyede ölçülen süredir.

Ölçüldüğü gibi mi?

Daha önce de belirtildiği gibi, genel olarak bir dalganın hızı dalga boyu ve periyodu ile belirlenir.

Dolayısıyla bir dalganın periyodu ve frekansı ters orantılı olduğu için hızın dalganın frekansına bağlı olduğu da söylenebilir.

Bu ilişkiler matematiksel olarak şu şekilde ifade edilebilir:

v = λ / T = λ ∙ f

Bu ifadede f, Hz cinsinden ölçülen dalganın frekansıdır.

Bu ilişki, hız, uzay ve zaman arasındaki ilişkiyi ifade etmenin başka bir yoludur: v = s / t, burada s, hareket eden bir cismin kat ettiği alanı temsil eder.

Bu nedenle, bir dalganın yayılma hızını bilmek için dalga boyunu ve periyodunu veya frekansını bilmek gerekir. Yukarıdakilerden, hızın dalganın enerjisine veya genliğine bağlı olmadığını açıkça izler.

Örneğin, bir dalganın bir ip boyunca yayılma hızını ölçmek istiyorsanız, bir bozukluğun ipin bir noktasından diğerine gitmesi için geçen süreyi belirleyerek bunu yapabilirsiniz.

Bağlı olduğu faktörler

Nihayetinde, bir dalganın yayılma hızı, hem dalganın türüne hem de içinden geçtiği ortamın özelliklerine bağlı olacaktır. Aşağıda bazı özel durumlar verilmiştir.

Bir sicimdeki enine dalgaların yayılma hızı

Bir dalganın hızının normalde bağlı olduğu faktörlerin neler olduğunu anlamak için çok basit ve çok grafik bir örnek, bir ip boyunca ilerleyen enine dalgalarınkidir.

Aşağıdaki ifade, bu dalgaların yayılma hızının belirlenmesine izin verir:

v = √ (T / μ)

Bu ifadede μ, metre başına kilogram cinsinden doğrusal yoğunluktur ve T, ipin gerilimidir.

Ses yayılma hızı

Ses, mekanik bir dalganın özel bir durumudur; bu nedenle, hareket edebilmek için bir araç gerektirir, bunu bir boşlukta yapamamaktır.

Sesin bir malzeme ortamından geçtiği hız, içinden iletildiği ortamın özelliklerinin bir fonksiyonu olacaktır: sıcaklık, yoğunluk, basınç, nem vb.

Ses, katı hal cisimlerinde sıvılara göre daha hızlı yayılır. Aynı şekilde sıvılarda gazlara göre daha hızlı hareket eder, böylece suda havadan daha hızlı hareket eder.

Spesifik olarak, havadaki yayılma hızı, 20 ºC sıcaklıkta olduğunda 343 m / s'dir.

Elektromanyetik dalgaların yayılma hızı

Bir tür enine dalga olan elektromanyetik dalgalar uzayda yayılır. Bu nedenle, bir hareket aracına ihtiyaç duymazlar: bir boşluktan geçebilirler.

Elektromanyetik dalgalar, hızlarına bağlı olarak, elektromanyetik spektrum denen şeyi oluşturan frekans aralıklarında gruplandırılsalar da, yaklaşık 300.000 km / s (ışık hızı) hızla hareket ederler.

Çözülmüş egzersizler

İlk egzersiz

Halattaki gerginlik 8 N ise ve toplam kütlesi 12 kg ise, enine dalganın 6 m uzunluğunda bir halat içinden geçtiği hızı bulun.

Çözüm

Hesaplanması gereken ilk şey, dizginin doğrusal yoğunluğudur:

μ = 12/6 = 2 kg / m

Bu yapıldıktan sonra, ifadede ikame edildiği yayılma hızını belirlemek mümkündür:

v = √ (T / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

İkinci egzersiz

Müzik notasının frekansının 440 Hz olduğu biliniyor.Havada yayılma hızının 340 m / s olduğunu bilerek hem havada hem de suda dalga boyunun ne olduğunu belirleyin. su 1400 m / s'ye ulaşır.

Çözüm

Dalgaboyunu hesaplamak için aşağıdaki ifadeden λ'yı çözeriz:

v = λ ∙ f

Elde edilir: λ = v / f

Verileri ifadeden değiştirerek aşağıdaki sonuçlara ulaşılır:

λ _hava = 340/440 = 0.773 m

λ _su = 1400/440 = 3.27 m

Referanslar

1. Dalga (nd). Wikipedia'da. 19 Mayıs 2018'de es.wikipedia.org adresinden alındı.
2. Faz hızı (nd). Wikipedia'da. 19 Mayıs 2018'de en.wikipedia.org adresinden alındı.
3. Ses hızı (nd). Wikipedia'da. 19 Mayıs 2018'de en.wikipedia.org adresinden alındı.
4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fizik ve kimya . Everest
5. David C. Cassidy, Gerald James Holton, Floyd James Rutherford (2002). Fiziği anlamak. Birkhäuser.
6. Fransızca, AP (1971). Titreşimler ve Dalgalar (MIT Tanıtıcı fizik serisi). Nelson Thornes.
7. Crawford jr., Frank S. (1968). Waves (Berkeley Fizik Kursu, Cilt 3), McGraw-Hill.