Kelajuan perambatan gelombang boleh ditentukan menggunakan formula umum:
Huraian formula:
v = kelajuan perambatan gelombang (unitnya ialah meter/saat)
T = tempoh gelombang = masa yang diperlukan oleh gelombang untuk bergerak melalui satu panjang gelombang (unitnya ialah saat)
f = frekuensi = bilangan panjang gelombang yang melalui titik yang sama dalam masa satu saat (unitnya ialah 1 / saat = hertz)
lambda = panjang gelombang (unitnya ialah meter)
Dari manakah datangnya formula di atas? Anda mungkin ingat formula halaju v = s / t, di mana v = halaju, s = jarak yang dilalui, dan t = selang masa. Ini adalah formula untuk halaju sesuatu objek, seperti yang dikaji dalam topik gerakan linear.
Jika dilaraskan dengan pergerakan gelombang, jarak yang dilalui adalah sama dengan panjang gelombang, selang masa adalah sama dengan tempoh (T = 1/f) atau frekuensi (f = 1/T).
Kelajuan perambatan gelombang pada tali
Gelombang yang merambat pada tali atau tali adalah gelombang melintang, dikira menggunakan formula:
Huraian formula:
v = kelajuan gelombang pada tali (unitnya ialah meter/saat)
F = daya tegangan tali (unit kg m/s2 (juga dikenali sebagai Newton)
Myu = ketumpatan jisim tali = jisim per unit panjang tali (unitnya ialah kilogram/meter)
Berdasarkan formula di atas, disimpulkan bahawa kelajuan gelombang pada tali bergantung pada daya tegangan tali dan jisim per unit panjang tali. Bagaimana formula ini diperoleh boleh dipelajari dalam terbitan formula tersebut. kelajuan perambatan gelombang pada tali.
Kelajuan gelombang bunyi
Gelombang bunyi ialah gelombang membujur yang merambat melalui pelbagai media. Terdapat banyak medium yang boleh dilalui oleh gelombang bunyi, termasuk udara, air, dinding, dan sebagainya. Kelajuan perambatan gelombang bunyi bergantung pada sifat medium yang dilaluinya, sama seperti kelajuan perambatan gelombang melintang dalam tali bergantung pada sifat tali.
Jika gelombang bunyi bergerak melalui bendalir seperti udara atau air, kelajuan bunyi dikira menggunakan formula
Huraian formula:
v = kelajuan gelombang bunyi
B = modulus pukal
rho = ketumpatan
Jika gelombang bunyi merambat melalui rod pepejal yang panjang, kelajuan bunyi dikira menggunakan formula
Huraian formula:
Y = Modulus Young
Kelajuan gelombang elektromagnet
Kelajuan gelombang elektromagnet (kelajuan gelombang cahaya) ialah 3,00 x 108 Cik.
Kelajuan perambatan gelombang pada tali
Faktor-faktor yang mempengaruhi kelajuan gelombang melintang dalam tali
Kelajuan gelombang mekanikal hanya bergantung pada sifat medium yang dilaluinya. Kelajuan gelombang laut bergantung pada sifat laut, kelajuan gelombang bunyi bergantung pada sifat udara yang dilaluinya. Begitu juga, kelajuan gelombang dalam tali bergantung pada sifat tali. Untuk menjelaskan perkara ini, pertama sekali lakukan eksperimen yang mengkaji faktor-faktor yang mempengaruhi kelajuan ombak pada tali.
Berdasarkan eksperimen yang dijalankan, disimpulkan bahawa kelajuan gelombang pada tali bergantung pada daya tegangan pada tali dan jisim per unit panjang tali. Semakin besar daya tegangan (semakin ketat tali), semakin laju gelombang bergerak. Sebaliknya, semakin besar jisim tali, semakin perlahan gelombang bergerak.
Terbitan formula untuk kelajuan gelombang melintang dalam tali
Terbitan formula untuk kelajuan gelombang pada tali merupakan bukti matematik tentang faktor-faktor yang mempengaruhi kelajuan perambatan gelombang pada tali.
Pertimbangkan puncak gelombang atau denyut yang bergerak ke kanan melalui tali (imej atas). Imej denyut diperbesarkan, disertai dengan imej daya tegangan tali F yang bertindak pada tali yang dilalui puncak gelombang (imej bawah).
Setiap daya tegangan tali (F) diterangkan dalam arah mendatar (Fx) dan arah menegak (FyKedua-dua daya Fx mempunyai magnitud yang sama dan arah yang bertentangan jadi ia membatalkan satu sama lain. Sebaliknya terdapat dua daya Fy ke arah pusat bulatan.
Magnitud setiap daya dalam arah menegak (Fy):
Daya paduan ke arah pusat bulatan
Perhimpunan beramai-ramai rentetan
Hukum gerakan kedua Newton untuk gerakan membulat seragam
Huraian formula:
v = laju gelombang pada tali (m/s)
F = daya tegangan tali (Newton)
myu = ketumpatan jisim tali = jisim per unit panjang tali (kg/m)
Berdasarkan persamaan di atas, dapat disimpulkan bahawa kelajuan gelombang adalah berkadar terus dengan tegangan pada tali dan berkadar songsang dengan jisim per unit panjang tali. Oleh itu, semakin ketat tali, semakin laju gelombang, dan semakin besar jisim tali, semakin perlahan gelombang.
