Viteza de propagare a undei poate fi determinată folosind formula generală:
Descrierea formulei:
v = viteza de propagare a undei (unitățile sunt metri/secundă)
T = perioada undei = timpul necesar unei unde pentru a parcurge o lungime de undă (unitățile sunt secunde)
f = frecvența = numărul de lungimi de undă care trec prin același punct într-o secundă (unitatea este 1 / secundă = hertz)
lambda = lungime de undă (unitățile sunt metri)
De unde provine formula de mai sus? Probabil vă amintiți formula vitezei v = s / t, unde v = viteză, s = distanța parcursă și t = interval de timp. Aceasta este formula pentru viteza unui obiect, așa cum a fost studiată în tema mișcării liniare.
Dacă este ajustată la mișcarea unei unde, distanța parcursă este identică cu lungimea de undă, intervalul de timp este identic cu perioada (T = 1/f) sau frecvența (f = 1/T).
Viteza de propagare a undelor pe o frânghie
Undele care se propagă pe corzi sau frânghii sunt unde transversale, calculate folosind formula:
Descrierea formulei:
v = viteza undei pe frânghie (unitățile sunt metri/secundă)
F = forța de tensionare a cablului (unități kg m/s)2 (cunoscut și sub numele de Newton)
Myu = densitatea masei coardei = masa pe unitatea de lungime a coardei (unitățile sunt kilograme/metri)
Pe baza formulei de mai sus, se concluzionează că viteza undei pe o frânghie depinde de forța de tensiune a frânghiei și de masa pe unitatea de lungime a frânghiei. Modul în care se obține această formulă poate fi învățat din derivarea formulei. viteza de propagare a undei pe o frânghie.
Viteza undelor sonore
Undele sonore sunt unde longitudinale care se propagă prin diverse medii. Există multe medii prin care se pot propaga undele sonore, inclusiv aerul, apa, pereții etc. Viteza de propagare a undelor sonore depinde de proprietățile mediului prin care se deplasează, la fel cum viteza de propagare a undelor transversale într-o frânghie depinde de proprietățile frânghiei.
Dacă undele sonore se deplasează printr-un fluid precum aerul sau apa, viteza sunetului se calculează folosind formula
Descrierea formulei:
v = viteza undelor sonore
B = modul de elasticitate în vrac
rho = densitate
Dacă o undă sonoră se propagă printr-o tijă lungă și solidă, viteza sunetului se calculează folosind formula
Descrierea formulei:
Y = modulul lui Young
Viteza undelor electromagnetice
Viteza undelor electromagnetice (viteza undelor luminoase) este de 3,00 x 108 Domnișoară.
Viteza de propagare a undei pe o coardă
Factorii care influențează viteza undelor transversale în corzi
Viteza unei unde mecanice depinde doar de proprietățile mediului prin care se deplasează. Viteza undelor mării depinde de natura mării, viteza undelor sonore depinde de natura aerului prin care trec. În mod similar, viteza undelor într-o coardă depinde de proprietățile coardei. Pentru a clarifica acest lucru, mai întâi... experimente care investighează factorii care influențează viteza undelor pe corzi.
Pe baza experimentelor efectuate, s-a ajuns la concluzia că viteza unei unde pe o coardă depinde de forța de tensiune asupra coardei și de masa pe unitatea de lungime a coardei. Cu cât forța de tensiune este mai mare (cu cât coarda este mai strânsă), cu atât unda se mișcă mai repede. Invers, cu cât masa coardei este mai mare, cu atât unda se mișcă mai încet.
Derivarea formulei pentru viteza undelor transversale în corzi
Derivarea formulei pentru viteza undei pe corzi este o demonstrație matematică a factorilor care influențează viteza de propagare a undei pe corzi.
Să luăm în considerare creasta unei unde sau a unui impuls care se deplasează spre dreapta printr-o coardă (imaginea de sus). Imaginea impulsului este mărită, însoțită de o imagine a forței de tensiune a coardei F care acționează asupra coardei prin care trece vârful undei (imaginea de jos).
Fiecare forță de tensiune a coardei (F) este descrisă în direcție orizontală (Fx) și direcția verticală (FyAmbele forțe Fx au aceeași magnitudine și direcții opuse, deci se anulează reciproc. În schimb, există două forțe Fy spre centrul cercului.
Magnitudinea fiecărei forțe pe direcție verticală (Fy):
Forța rezultantă spre centrul cercului
Întâlnire în masă cu șiruri de caractere
A doua lege a mișcării a lui Newton pentru mișcarea circulară uniformă
Descrierea formulei:
v = viteza undei pe coardă (m/s)
F = forța de tensiune a coardei (Newton)
myu = densitatea masei coardei = masa pe unitatea de lungime a coardei (kg/m)
Pe baza ecuației de mai sus, se poate concluziona că viteza undei este proporțională cu tensiunea de pe coardă și invers proporțională cu masa pe unitatea de lungime a coardei. Prin urmare, cu cât coarda este mai întinsă, cu atât unda este mai rapidă, iar cu cât masa coardei este mai mare, cu atât unda este mai lentă.
