A velocidade de propagación da onda pódese determinar usando a fórmula xeral:
Descrición da fórmula:
v = velocidade de propagación da onda (unidades: metros/segundo)
T = período de onda = tempo que tarda unha onda en percorrer unha lonxitude de onda (as unidades son segundos)
f = frecuencia = número de lonxitudes de onda que pasan polo mesmo punto durante un segundo (a unidade é 1 / segundo = hertz)
lambda = lonxitude de onda (as unidades son metros)
De onde vén a fórmula anterior? Probablemente lembras a fórmula da velocidade v = s / t, onde v = velocidade, s = distancia percorrida e t = intervalo de tempo. Esta é a fórmula para a velocidade dun obxecto, tal e como se estudou no tema do movemento lineal.
Se se axusta ao movemento dunha onda, a distancia percorrida é idéntica á lonxitude de onda, o intervalo de tempo é idéntico ao período (T = 1/f) ou á frecuencia (f = 1/T).
Velocidade de propagación das ondas nunha corda
As ondas que se propagan por cordas ou cordas son ondas transversais, calcúlanse mediante a fórmula:
Descrición da fórmula:
v = velocidade da onda na corda (unidades: metros/segundo)
F = forza de tensión da corda (unidades kg m/s)2 (coñecido como Newton)
Myu = densidade de masa da corda = masa por unidade de lonxitude da corda (as unidades son quilogramos/metros)
Baseándose na fórmula anterior, chégase á conclusión de que a velocidade da onda nunha corda depende da forza de tensión da corda e da masa por unidade de lonxitude da corda. A forma de obter esta fórmula pódese aprender na derivación da fórmula. velocidade de propagación da onda nunha corda.
Velocidade das ondas sonoras
As ondas sonoras son ondas lonxitudinais que se propagan a través de diversos medios. Hai moitos medios polos que viaxan as ondas sonoras, incluíndo o aire, a auga, as paredes, etc. A velocidade de propagación das ondas sonoras depende das propiedades do medio polo que viaxan, do mesmo xeito que a velocidade de propagación das ondas transversais nunha corda depende das propiedades da corda.
Se as ondas sonoras viaxan a través dun fluído como o aire ou a auga, a velocidade do son calcúlase mediante a fórmula
Descrición da fórmula:
v = velocidade das ondas sonoras
B = módulo volumétrico
rho = densidade
Se unha onda sonora se propaga a través dunha vara longa e sólida, a velocidade do son calcúlase usando a fórmula
Descrición da fórmula:
Y = Módulo de Young
Velocidade das ondas electromagnéticas
A velocidade das ondas electromagnéticas (a velocidade das ondas de luz) é 3,00 x 108 metros por segundo.
Velocidade de propagación da onda nunha corda
Factores que inflúen na velocidade das ondas transversais nas cordas
A velocidade dunha onda mecánica depende só das propiedades do medio polo que viaxa. A velocidade das ondas do mar depende da natureza do mar, a velocidade das ondas sonoras depende da natureza do aire polo que pasan. Do mesmo xeito, a velocidade das ondas nunha corda depende das propiedades da corda. Para aclarar isto, primeiro... Experimentos que investigan os factores que inflúen na velocidade das ondas nas cordas.
Baseándose nos experimentos realizados, concluíuse que a velocidade dunha onda nunha corda depende da forza de tensión sobre a corda e da masa por unidade de lonxitude da corda. Canto maior sexa a forza de tensión (canto máis tensa estea a corda), máis rápido se moverá a onda. Pola contra, canto maior sexa a masa da corda, máis lentamente se moverá a onda.
Derivación da fórmula para a velocidade das ondas transversais nas cordas
A derivación da fórmula para a velocidade da onda nas cordas é unha demostración matemática dos factores que inflúen na velocidade de propagación da onda nas cordas.
Considere a crista dunha onda ou pulso que se move cara á dereita a través dunha corda (imaxe superior). A imaxe do pulso está ampliada, acompañada dunha imaxe da forza de tensión da corda F actuando sobre a corda a través da cal pasa o pico da onda (imaxe inferior).
Cada forza de tensión da corda (F) descríbese na dirección horizontal (Fx) e dirección vertical (Fy). Ambas as forzas Fx teñen a mesma magnitude e direccións opostas, polo que se anulan mutuamente. En lugar diso, hai dúas forzas Fy cara ao centro do círculo.
A magnitude de cada forza na dirección vertical (Fy):
Forza resultante cara ao centro do círculo
Reunión masiva de cordas
Segunda lei de Newton para o movemento circular uniforme
Descrición da fórmula:
v = velocidade da onda na corda (m/s)
F = forza de tensión da corda (en Newton)
myu = densidade de masa da corda = masa por unidade de lonxitude da corda (kg/m)
Baseándose na ecuación anterior, pódese concluír que a velocidade da onda é proporcional á tensión da corda e inversamente proporcional á masa por unidade de lonxitude da corda. Polo tanto, canto máis tensa estea a corda, máis rápida será a onda, e canto maior sexa a masa da corda, máis lenta será a onda.
