Transversala och longitudinella vågor – problem och lösningar

Transversala och longitudinella vågor – problem och lösningar

1. En våg färdas längs en 3 m lång tråd i 0.3 sekunder. Vad är vågens period?

Känd:

Tidsintervall (t) = 0.3 sekunder

Önskas: Period (T)

lösning:

1 våglängd = 1 topp + 1 dal

Period = 2 x 0.1 sekunder = 0.2 sekunder

2. Våghastigheten enligt figuren nedan är…

Känd:

1 våglängd har 1 topp och 1 dal. Enligt figuren ovan är 1 våglängd = 2 meter x 4 = 8 meter.

Vågperiod (T) = 0.5 x 4 = 2 sekunder

Önskad: Våghastigheten (v)

lösning:

Vågens hastighet:

v = s / t = λ / T = 8 meter / 2 sekunder = 4 meter/sekund

3. Avståndet mellan punkterna A och B är 30 cm. Vad är våghastigheten enligt figuren nedan.

Känd:

Från A till B är det ¾ våglängd. Om avståndet mellan A och B är 30 cm, då är avståndet för ¼ våglängd 30 cm / 3 = 10 cm. Således är 1 våglängd = 4 x 10 cm = 40 cm.

Enligt figuren ovan är en vågperiod 4 sekunder.

Önskad: Våghastigheten ( v )

lösning:

v = d / t = λ / t

v = våghastigheten, d = avståndet, λ = våglängden, t = tidsintervallet

Vågens hastighet:

v = λ / t = 40 cm / 4 sekunder = 10 cm / 1 sekund = 10 cm/sekund

4. Om avståndet mellan A och B = 250 cm, då är våghastigheten…

Känd:

Avståndet mellan A och B = 5/4 våglängd = 250 cm.

1/4 våglängd = 250 cm / 5 = 50 cm

1 våglängd = 4/4 våglängd = 4 x 50 cm = 200 cm

Period (T) = 2 sekunder

Önskad: Våghastigheten

lösning:

Formel för våghastigheten:

v = d / t = λ / t

v = våghastigheten, d = avståndet λ = våglängden, t = tidsintervallet

Vågens hastighet:

v = 200 cm / 2 sekunder = 100 cm/sekund

5. Vågornas amplitud visas av….

lösning:

Vågens amplitud är BB' och DD”.

1. Vad skiljer en transversell våg från en longitudinell våg när det gäller partikelrörelse?
   • SvarI en transversell våg rör sig partiklar i mediet vinkelrätt mot vågutbredningsriktningen. I en longitudinell våg rör sig partiklarna parallellt med vågutbredningsriktningen.
2. Ger ett vanligt exempel på en transversell våg och en longitudinell våg.
   • SvarEtt vanligt exempel på en transversell våg är en våg på en sträng eller vattenvågor. Ett vanligt exempel på en longitudinell våg är en ljudvåg i luft.
3. Kan fasta ämnen uppbära både transversella och longitudinella vågor?
   • SvarJa, fasta ämnen kan bära både transversella och longitudinella vågor. Däremot stöder fluider (gaser och vätskor) vanligtvis bara longitudinella vågor.
4. Hur relaterar kompression och förtunning till longitudinella vågor?
   • SvarI longitudinella vågor avser kompression det område där partiklarna i mediet är närmast varandra, och förtunning avser det område där partiklarna är längst ifrån varandra. Dessa områden motsvarar topparna och dalarna i transversella vågor.
5. Varför kan vi höra ljud (en longitudinell våg) runt hörn men inte se ljus (som beter sig som en transversell våg) på samma sätt?
   • SvarLjud kan diffraktionera, eller spridas, runt hinder mer märkbart än ljus på grund av dess längre våglängd jämfört med synligt ljus. Medan både ljud och ljus uppvisar diffraktion, innebär de kortare våglängderna hos synligt ljus att dess diffraktionseffekter är mindre uttalade i vardagliga situationer.
6. Hur jämför sig hastigheterna hos transversella och longitudinella vågor i samma medium?
   • SvarHastigheterna för transversella och longitudinella vågor i samma medium kan vara olika. Till exempel, i fasta ämnen är hastigheten för en longitudinell (P-våg) vanligtvis snabbare än för en transversell (S-våg).
7. Kan ett medium uppvisa både transversell och longitudinell vågrörelse samtidigt?
   • SvarJa, vissa störningar kan producera både transversella och longitudinella vågor i ett medium samtidigt. Till exempel producerar jordbävningar både P-vågor (longitudinella) och S-vågor (transversella) som färdas genom jorden.
8. Vilken typ av våg skulle vara mer benägen att producera en polariserad effekt vid utbredning?
   • SvarTransversala vågor kan polariseras. Polarisering innebär att vibrationer begränsas till ett enda plan. Longitudinella vågor kan, på grund av sin fram-och-tillbaka-rörelse, inte polariseras på detta sätt.
9. Vilken typ av våg är en elektromagnetisk våg, som ljus- eller radiovågor?
   • SvarElektromagnetiska vågor är transversella vågor. Deras elektriska och magnetiska fält oscillerar vinkelrätt mot vågutbredningsriktningen.
10. Varför observeras inte S-vågor (en typ av transversell våg) färdas genom jordens yttre kärna under jordbävningar?

• SvarS-vågor färdas inte genom jordens yttre kärna eftersom den tros vara flytande. Transversa vågor kräver ett medium som kan bära skjuvspänningar, vilket fasta ämnen kan, men fluider (vätskor och gaser) inte kan.