Brzina širenja talasa može se odrediti pomoću opšte formule:
Opis formule:
v = brzina širenja talasa (jedinice su metri/sekunda)
T = period talasa = vreme potrebno da talas pređe jednu talasnu dužinu (jedinice su sekunde)
f = frekvencija = broj talasnih dužina koje prolaze kroz istu tačku tokom jedne sekunde (jedinica je 1 / sekunda = herc)
lambda = talasna dužina (jedinice su metri)
Odakle dolazi gornja formula? Vjerovatno se sjećate formule za brzinu v = s / t, gdje je v = brzina, s = pređena udaljenost i t = vremenski interval. Ovo je formula za brzinu objekta, kako je proučavano u temi linearnog kretanja.
Ako se prilagodi kretanju talasa, pređena udaljenost je identična talasnoj dužini, vremenski interval je identičan periodu (T = 1/f) ili frekvenciji (f = 1/T).
Brzina širenja talasa na užetu
Valovi koji se šire po strunama ili užadima su transverzalni valovi, izračunati pomoću formule:
Opis formule:
v = brzina talasa na užetu (jedinice su metri/sekunda)
F = sila zatezanja užeta (jedinice kg m/s2 (poznat i kao Newton)
Myu = gustoća mase strune = masa po jedinici dužine strune (jedinice su kilogrami/metri)
Na osnovu gornje formule, zaključuje se da brzina talasa na užetu zavisi od sile zatezanja užeta i mase po jedinici dužine užeta. Kako se dobija ova formula može se naučiti izvođenjem formule. brzina širenja talasa na užetu.
Brzina zvučnih talasa
Zvučni talasi su longitudinalni talasi koji se šire kroz različite medije. Postoje mnogi mediji kroz koje zvučni talasi mogu putovati, uključujući zrak, vodu, zidove itd. Brzina širenja zvučnih talasa zavisi od svojstava medija kroz koji putuju, baš kao što brzina širenja transverzalnih talasa u užetu zavisi od svojstava užeta.
Ako zvučni valovi putuju kroz fluid poput zraka ili vode, brzina zvuka se izračunava pomoću formule
Opis formule:
v = brzina zvučnih talasa
B = modul elastičnosti
rho = gustoća
Ako se zvučni val širi kroz dugi, čvrsti štap, brzina zvuka se izračunava pomoću formule
Opis formule:
Y = Youngov modul
Brzina elektromagnetnih talasa
Brzina elektromagnetnih talasa (brzina svjetlosnih talasa) je 3,00 x 108 gospođa.
Brzina širenja talasa na žici
Faktori koji utiču na brzinu transverzalnih talasa u strunama
Brzina mehaničkog talasa zavisi samo od svojstava medija kroz koji se kreće. Brzina morskih talasa zavisi od prirode mora, brzina zvučnih talasa zavisi od prirode vazduha kroz koji prolaze. Slično tome, brzina talasa u struni zavisi od svojstava strune. Da bismo ovo razjasnili, prvo provedite eksperiment kako biste istražili faktore koji utiču na brzinu talasa u struni.
Na osnovu provedenih eksperimenata zaključeno je da brzina vala na žici zavisi od sile zatezanja na žici i mase po jedinici dužine žice. Što je sila zatezanja veća (što je žica zategnutija), val se brže kreće. Obrnuto, što je veća masa žice, val se sporije kreće.
Izvođenje formule za brzinu transverzalnih valova u strunama
Izvođenje formule za brzinu talasa na strunama je matematički dokaz faktora koji utiču na brzinu širenja talasa na strunama.
Razmotrimo vrh vala ili impulsa koji se kreće udesno kroz žicu (gornja slika). Slika impulsa je uvećana, popraćena slikom sile zatezanja žice F koja djeluje na žicu kroz koju prolazi vrh vala (donja slika).
Svaka sila zatezanja žice (F) opisana je u horizontalnom smjeru (Fx) i vertikalnom smjeru (Fy). Obje sile Fx imaju istu magnitudu i suprotne smjerove, tako da se međusobno poništavaju. Umjesto toga, postoje dvije F siley prema centru kruga.
Veličina svake sile u vertikalnom smjeru (Fy):
Rezultantna sila prema centru kruga
Masovni sastanak u gudačkom stilu
Newtonov drugi zakon kretanja za jednoliko kružno kretanje
Opis formule:
v = brzina vala na žici (m/s)
F = sila zatezanja žice (Newton)
myu = gustoća mase strune = masa po jedinici dužine strune (kg/m)
Na osnovu gornje jednačine, može se zaključiti da je brzina talasa proporcionalna zategnutosti strune i obrnuto proporcionalna masi po jedinici dužine strune. Stoga, što je struna zategnutija, to je talas brži, a što je veća masa strune, to je talas sporiji.
