Kecepatan Perbanyakan Faktor Gelombang dan Bagaimana Cara Mengukurnya



itu kecepatan rambat gelombang adalah besarnya yang mengukur kecepatan di mana gangguan gelombang merambat di sepanjang perpindahannya. Kecepatan gelombang merambat tergantung pada jenis gelombang dan medium yang melaluinya gelombang merambat.

Logikanya, ia tidak akan bergerak dengan kecepatan yang sama dengan gelombang yang bergerak di udara yang membuatnya melalui darat atau laut. Dengan cara yang sama, gelombang seismik, suara atau cahaya tidak bergerak dengan kecepatan yang sama. Misalnya, dalam ruang hampa gelombang elektromagnetik merambat dengan kecepatan cahaya; yaitu, pada 300.000 km / s.

Dalam hal suara di udara, kecepatan rambatnya adalah 343 m / s. Secara umum, untuk gelombang mekanis, kecepatan melalui material tergantung terutama pada dua karakteristik medium: kepadatan dan kekakuannya. Dalam kasus apa pun, umumnya kecepatan terkait dengan nilai panjang gelombang dan periode.

Hubungan dapat dinyatakan secara matematis melalui hasil bagi: v = λ / T, di mana v adalah kecepatan gelombang yang diukur dalam meter per detik, λ adalah panjang gelombang yang diukur dalam meter dan T adalah periode yang diukur dalam detik.

Indeks

  • 1 Bagaimana cara diukur?
  • 2 Faktor di mana itu tergantung
    • 2.1 Kecepatan rambat gelombang transversal pada suatu string
    • 2.2 Kecepatan rambatan suara
    • 2.3 Kecepatan rambat gelombang elektromagnetik
  • 3 Latihan dipecahkan
    • 3.1 Latihan pertama
    • 3.2 Latihan kedua
  • 4 Referensi

Bagaimana cara diukur?

Seperti yang telah disebutkan di atas, secara umum kecepatan gelombang ditentukan oleh panjang gelombang dan periode.

Oleh karena itu, mengingat bahwa periode dan frekuensi gelombang berbanding terbalik, dapat juga dikatakan bahwa kecepatan tergantung pada frekuensi gelombang..

Hubungan-hubungan ini dapat diekspresikan secara matematis seperti ini:

v = λ / T = λ ∙ f

Dalam ungkapan ini f adalah frekuensi gelombang yang diukur dalam Hz.

Hubungan semacam itu hanyalah cara lain untuk mengekspresikan hubungan antara kecepatan, ruang dan waktu: v = s / t, di mana s mewakili ruang yang ditempuh oleh benda yang bergerak.

Oleh karena itu, untuk mengetahui kecepatan gelombang merambat, perlu diketahui panjang gelombangnya dan periode atau frekuensinya. Dari penjelasan di atas, jelas bahwa kecepatan tidak bergantung pada energi gelombang maupun pada amplitudo.

Misalnya, jika Anda ingin mengukur kecepatan rambat gelombang di sepanjang tali, itu bisa dilakukan dengan menentukan waktu yang diperlukan gangguan untuk berpindah dari satu titik tali ke titik lainnya..

Faktor di mana itu tergantung

Pada akhirnya, kecepatan rambat gelombang akan tergantung pada jenis gelombang dan karakteristik medium yang dilaluinya bergerak. Di bawah ini adalah beberapa kasus khusus.

Kecepatan propagasi gelombang transversal pada string

Contoh yang sangat sederhana dan sangat gamblang untuk memahami faktor apa yang menjadi dasar kecepatan gelombang biasanya bergantung pada gelombang transversal yang bergerak di sepanjang string..

Ungkapan berikut memungkinkan untuk menentukan kecepatan rambat gelombang ini:

v = √ (T / μ)

Dalam ungkapan ini μ adalah kerapatan linier dalam kilogram per meter dan T adalah tegangan tali.

Kecepatan rambat suara

Suara adalah kasus khusus dari gelombang mekanis; karena itu, ia membutuhkan sarana untuk bergerak, tidak mampu melakukannya dalam ruang hampa.

Kecepatan di mana suara bergerak melalui media material akan menjadi fungsi dari karakteristik medium yang dilaluinya ditransmisikan: suhu, kepadatan, tekanan, kelembaban, dll..

Suara bergerak lebih cepat dalam tubuh dalam kondisi padat daripada dalam cairan. Dengan cara yang sama, ia bergerak lebih cepat dalam cairan daripada dalam gas, sehingga bergerak lebih cepat dalam air daripada di udara

Secara khusus, kecepatan rambatnya di udara adalah 343 m / s ketika berada pada suhu 20 ºC.

Kecepatan propagasi gelombang elektromagnetik

Gelombang elektromagnetik, yang merupakan jenis gelombang transversal, merambat melalui ruang. Karena itu, mereka tidak membutuhkan sarana untuk bergerak: mereka dapat melakukan perjalanan melalui kekosongan.

Gelombang elektromagnetik bergerak sekitar 300.000 km / s (kecepatan cahaya) meskipun, tergantung pada kecepatannya, mereka dikelompokkan ke dalam rentang frekuensi yang membentuk apa yang disebut spektrum elektromagnetik.

Latihan yang diselesaikan

Latihan pertama

Hitung kecepatan di mana gelombang transversal merambat melalui tali sepanjang 6 m, jika tegangan tali adalah 8 N dan massa totalnya adalah 12 kg.

Solusi

Hal pertama yang perlu dihitung adalah kerapatan linier string:

 μ = 12/6 = 2 kg / m

Setelah ini dilakukan, sudah dimungkinkan untuk menentukan kecepatan rambat, yang disubstitusi dalam ungkapan:

v = √ (T / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

Latihan kedua

Diketahui bahwa frekuensi not musik adalah 440 Hz. Tentukan berapa panjang gelombangnya baik di udara maupun di air, mengetahui bahwa di udara kecepatan rambatnya adalah 340 m / s, sedangkan di air mencapai 1400 m / s.

Solusi

Untuk menghitung panjang gelombang, kami menghapus λ dari ungkapan berikut:

v = λ ∙ f

Anda mendapatkan: λ = v / f

Mengganti data pernyataan, kita sampai pada hasil berikut:

λ udara = 340/440 = 0,773 m

λ air = 1400/440 = 3,27 m

Referensi

  1. Wave (n.d.). Di Wikipedia. Diperoleh pada 19 Mei 2018, dari en.wikipedia.org.
  2. Kecepatan fase (n.d.). Di Wikipedia. Diperoleh pada 19 Mei 2018, dari en.wikipedia.org.
  3. Kecepatan suara (n.d.). Di Wikipedia. Diperoleh pada 19 Mei 2018, dari en.wikipedia.org.
  4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Fisika dan Kimia. Everest
  5. David C. Cassidy, Gerald James Holton, Floyd James Rutherford (2002). Memahami fisika. Birkhäuser.
  6. Prancis, A.P. (1971). Vibrations and Waves (M.I.T. seri fisika Pengantar). Nelson Thornes.
  7. Crawford jr., Frank S. (1968). Gelombang (Kursus Fisika Berkeley, Vol. 3), McGraw-Hill.