A velocidade de propagação da onda pode ser determinada usando a fórmula geral:
Descrição da fórmula:
v = velocidade de propagação da onda (unidades em metros/segundo)
T = período da onda = o tempo necessário para uma onda percorrer um comprimento de onda (unidades em segundos)
f = frequência = o número de comprimentos de onda que passam pelo mesmo ponto durante um segundo (a unidade é 1/segundo = hertz)
lambda = comprimento de onda (unidades em metros)
De onde vem a fórmula acima? Você provavelmente se lembra da fórmula da velocidade v = s / t, onde v = velocidade, s = distância percorrida e t = intervalo de tempo. Esta é a fórmula para a velocidade de um objeto, como estudado no tópico de movimento linear.
Se ajustado ao movimento de uma onda, a distância percorrida é idêntica ao comprimento de onda, o intervalo de tempo é idêntico ao período (T = 1/f) ou à frequência (f = 1/T).
Velocidade de propagação de ondas em uma corda
Ondas que se propagam em cordas ou fios são ondas transversais, calculadas pela fórmula:
Descrição da fórmula:
v = velocidade da onda na corda (unidades em metros/segundo)
F = força de tensão na corda (unidades kg m/s)2 (também conhecido como Newton)
Myu = densidade de massa da corda = massa por unidade de comprimento da corda (unidades em quilogramas/metros)
Com base na fórmula acima, conclui-se que a velocidade de propagação da onda em uma corda depende da força de tensão na corda e da massa por unidade de comprimento da corda. A obtenção dessa fórmula pode ser aprendida na seção de demonstração da fórmula. velocidade de propagação de ondas em uma corda.
Velocidade das ondas sonoras
As ondas sonoras são ondas longitudinais que se propagam em diversos meios. Existem muitos meios pelos quais as ondas sonoras podem se propagar, incluindo ar, água, paredes, etc. A velocidade de propagação das ondas sonoras depende das propriedades do meio em que se propagam, assim como a velocidade de propagação de ondas transversais em uma corda depende das propriedades da corda.
Se as ondas sonoras se propagam em um fluido como o ar ou a água, a velocidade do som é calculada usando a fórmula
Descrição da fórmula:
v = velocidade das ondas sonoras
B = módulo de compressibilidade
ρ = densidade
Se uma onda sonora se propaga através de uma barra longa e sólida, a velocidade do som é calculada usando a fórmula
Descrição da fórmula:
Y = Módulo de Young
Velocidade das ondas eletromagnéticas
A velocidade das ondas eletromagnéticas (a velocidade das ondas de luz) é 3,00 x 10⁻¹⁰ m/s.8 m / s.
Velocidade de propagação de ondas em uma corda
Fatores que influenciam a velocidade das ondas transversais em cordas
A velocidade de uma onda mecânica depende apenas das propriedades do meio em que se propaga. A velocidade das ondas do mar depende da natureza do mar, a velocidade das ondas sonoras depende da natureza do ar em que se propagam. Da mesma forma, a velocidade das ondas em uma corda depende das propriedades da corda. Para esclarecer isso, realize primeiro um experimento para investigar os fatores que influenciam a velocidade das ondas em uma corda.
Com base nos experimentos realizados, concluiu-se que a velocidade de uma onda em uma corda depende da força de tensão na corda e da massa por unidade de comprimento da corda. Quanto maior a força de tensão (quanto mais esticada a corda), mais rápido a onda se propaga. Por outro lado, quanto maior a massa da corda, mais lentamente a onda se propaga.
Dedução da fórmula para a velocidade de ondas transversais em cordas
A dedução da fórmula para a velocidade de propagação de ondas em cordas é uma prova matemática dos fatores que influenciam a velocidade de propagação de ondas em cordas.
Considere a crista de uma onda ou pulso se movendo para a direita através de uma corda (imagem superior). A imagem do pulso é ampliada, acompanhada por uma imagem da força de tensão F atuando sobre a corda através da qual o pico da onda passa (imagem inferior).
A força de tensão de cada corda (F) é descrita na direção horizontal (F).x) e direção vertical (FyAmbas as forças Fx Elas têm a mesma magnitude e direções opostas, portanto se cancelam. Em vez disso, existem duas forças F.y em direção ao centro do círculo.
A magnitude de cada força na direção vertical (F)y):
Força resultante em direção ao centro do círculo
reunião de massa de cordas
Segunda lei de Newton para movimento circular uniforme
Descrição da fórmula:
v = velocidade da onda na corda (m/s)
F = força de tensão da corda (Newton)
myu = densidade de massa da corda = massa por unidade de comprimento da corda (kg/m)
Com base na equação acima, pode-se concluir que a velocidade da onda é proporcional à tensão na corda e inversamente proporcional à massa por unidade de comprimento da corda. Portanto, quanto mais tensionada a corda, mais rápida a onda, e quanto maior a massa da corda, mais lenta a onda.
