คลื่นตามขวางและคลื่นตามยาว – ปัญหาและแนวทางแก้ไข

คลื่นตามขวางและคลื่นตามยาว – ปัญหาและแนวทางแก้ไข

1. คลื่น ลูกหนึ่ง เคลื่อนที่ไปตามลวดที่มีความยาว 3 เมตร เป็นเวลา 0.3 วินาที คาบของคลื่นนี้คือเท่าไร?

เป็นที่รู้จัก :

ช่วงเวลา (t) = 0.3 วินาที

ต้องการ :ประจำเดือน (T)

วิธีการแก้ปัญหา:

1 ความยาวคลื่น = 1 ยอดคลื่น + 1 ท้องคลื่น

คาบเวลา = 2 x 0.1 วินาที = 0.2 วินาที

2. ความเร็วของคลื่นตามรูปด้านล่างคือ…

เป็นที่รู้จัก :

1 ความยาวคลื่น มี 1 ยอดคลื่นและ 1 ท้องคลื่น จากรูปข้างต้น 1 ความยาวคลื่น = 2 เมตร x 4 = 8 เมตร

คาบของคลื่น (T) = 0.5 x 4 = 2 วินาที

ต้องการทราบ:ความเร็วคลื่น (v)

วิธีการแก้ปัญหา:

ความเร็วของคลื่น :

v = s / t = λ / T = 8 เมตร / 2 วินาที = 4 เมตร/วินาที

3. ระยะห่างระหว่างจุด A และจุด B คือ 30 เซนติเมตร จงหาความเร็วของคลื่นตามรูปด้านล่าง

เป็นที่รู้จัก :

จากจุด A ไปยังจุด B มีระยะทางเท่ากับ ¾ ของความยาวคลื่น ถ้าจุด A และจุด B มีระยะห่าง 30 เซนติเมตร ระยะทางที่เท่ากับ ¼ ของความยาวคลื่นคือ 30 เซนติเมตร / 3 = 10 เซนติเมตร ดังนั้น 1 ความยาวคลื่น = 4 x 10 เซนติเมตร = 40 เซนติเมตร

จากรูปข้างต้น คาบของคลื่นคือ 4 วินาที

ต้องการทราบ:ความเร็วคลื่น (v)

วิธีการแก้ปัญหา:

v = d / t = λ / t

v = ความเร็วคลื่น, d = ระยะทาง, λ = ความยาวคลื่น, t = ช่วงเวลา

ความเร็วของคลื่น :

v = λ / t = 40 ซม. / 4 วินาที = 10 ซม. / 1 ​​วินาที = 10 ซม./วินาที

4. ถ้าจุด A และจุด B มีระยะห่างกัน 250 เซนติเมตร ความเร็วของคลื่นจะเป็นเท่าใด…

เป็นที่รู้จัก :

ระยะห่างระหว่างจุด A และจุด B = 5/4 ของความยาวคลื่น = 250 เซนติเมตร

1/4 ของความยาวคลื่น = 250 ซม. / 5 = 50 ซม.

1 ความยาวคลื่น = 4/4 ความยาวคลื่น = 4 x 50 ซม. = 200 ซม.

ช่วงเวลา (T) = 2 วินาที

ต้องการ:ความเร็วคลื่น

วิธีการแก้ปัญหา:

สูตรคำนวณความเร็วคลื่น:

v = d / t = λ / t

v = ความเร็วคลื่น, d = ระยะทาง, λ = ความยาวคลื่น, t = ช่วงเวลา

ความเร็วของคลื่น :

v = 200 ซม. / 2 วินาที = 100 ซม./วินาที

5. แอมพลิจูดของคลื่นแสดงได้ด้วย….

วิธีการแก้ปัญหา:

แอมพลิจูดของคลื่นคือ BB' และ DD”

1. อะไรคือความแตกต่างระหว่างคลื่นตามขวางกับคลื่นตามยาวในแง่ของการเคลื่อนที่ของอนุภาค?
   • คำตอบในคลื่นตามขวาง อนุภาคของตัวกลางจะเคลื่อนที่ตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น ในคลื่นตามยาว อนุภาคจะเคลื่อนที่ขนานกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น
2. ยกตัวอย่างทั่วไปของคลื่นตามขวางและคลื่นตามยาว
   • คำตอบตัวอย่างทั่วไปของคลื่นตามขวาง ได้แก่ คลื่นบนเส้นเชือกหรือคลื่นในน้ำ ส่วนตัวอย่างทั่วไปของคลื่นตามยาว ได้แก่ คลื่นเสียงในอากาศ
3. ของแข็งสามารถรองรับทั้งคลื่นตามขวางและคลื่นตามยาวได้หรือไม่?
   • คำตอบใช่แล้ว ของแข็งสามารถรองรับได้ทั้งคลื่นตามขวางและคลื่นตามยาว อย่างไรก็ตาม ของเหลว (ก๊าซและของเหลว) โดยทั่วไปจะรองรับเฉพาะคลื่นตามยาวเท่านั้น
4. การอัดตัวและการคลายตัวมีความสัมพันธ์กับคลื่นตามยาวอย่างไร?
   • คำตอบในคลื่นตามยาว การอัดตัวหมายถึงบริเวณที่อนุภาคของตัวกลางอยู่ใกล้กันมากที่สุด และการคลายตัวหมายถึงบริเวณที่อนุภาคอยู่ห่างกันมากที่สุด บริเวณเหล่านี้สอดคล้องกับยอดคลื่นและท้องคลื่นในคลื่นตามขวาง
5. เหตุใดเราจึงได้ยินเสียง (คลื่นตามยาว) ผ่านมุมต่างๆ ได้ แต่ไม่สามารถมองเห็นแสง (ซึ่งมีพฤติกรรมเป็นคลื่นตามขวาง) ในลักษณะเดียวกันได้?
   • คำตอบเสียงสามารถเลี้ยวเบนหรือกระจายออกไปรอบ ๆ สิ่งกีดขวางได้ชัดเจนกว่าแสง เนื่องจากความยาวคลื่นของเสียงยาวกว่าแสงที่มองเห็นได้ ในขณะที่ทั้งเสียงและแสงต่างก็แสดงปรากฏการณ์การเลี้ยวเบน แต่ความยาวคลื่นที่สั้นกว่าของแสงที่มองเห็นได้หมายความว่าผลกระทบจากการเลี้ยวเบนของแสงนั้นไม่เด่นชัดนักในสถานการณ์ทั่วไป
6. ความเร็วของคลื่นตามขวางและคลื่นตามยาวในตัวกลางเดียวกันนั้นแตกต่างกันอย่างไร?
   • คำตอบความเร็วของคลื่นตามขวางและคลื่นตามยาวในตัวกลางเดียวกันอาจแตกต่างกันได้ ตัวอย่างเช่น ในของแข็ง ความเร็วของคลื่นตามยาว (คลื่น P) โดยทั่วไปจะเร็วกว่าความเร็วของคลื่นตามขวาง (คลื่น S)
7. ตัวกลางสามารถแสดงการเคลื่อนที่ของคลื่นทั้งตามขวางและตามยาวพร้อมกันได้หรือไม่?
   • คำตอบใช่แล้ว การรบกวนบางอย่างสามารถก่อให้เกิดทั้งคลื่นตามขวางและคลื่นตามยาวในตัวกลางพร้อมกันได้ ตัวอย่างเช่น แผ่นดินไหวทำให้เกิดทั้งคลื่น P (ตามยาว) และคลื่น S (ตามขวาง) ที่เดินทางผ่านโลก
8. คลื่นประเภทใดมีแนวโน้มที่จะก่อให้เกิดปรากฏการณ์โพลาไรซ์เมื่อแพร่กระจายมากกว่ากัน?
   • คำตอบคลื่นตามขวางสามารถถูกทำให้เป็นโพลาไรซ์ได้ การทำให้เป็นโพลาไรซ์เกี่ยวข้องกับการจำกัดการสั่นสะเทือนให้อยู่ในระนาบเดียว ส่วนคลื่นตามยาวนั้น เนื่องจากมีการเคลื่อนที่ไปมา จึงไม่สามารถถูกทำให้เป็นโพลาไรซ์ได้ด้วยวิธีนี้
9. คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เช่น คลื่นแสงหรือคลื่นวิทยุ เป็นคลื่นประเภทใด?
   • คำตอบคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคลื่นตามขวาง โดยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กของคลื่นจะสั่นในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น
10. เหตุใดจึงไม่พบว่าคลื่น S (ซึ่งเป็นคลื่นตามขวางชนิดหนึ่ง) เดินทางผ่านแกนโลกชั้นนอกในระหว่างเกิดแผ่นดินไหว?

• คำตอบคลื่น S ไม่สามารถเดินทางผ่านแก่นโลกชั้นนอกได้ เนื่องจากเชื่อกันว่าแก่นโลกชั้นนอกเป็นของเหลว ส่วนคลื่นตามขวางนั้นต้องการตัวกลางที่สามารถรองรับแรงเฉือนได้ ซึ่งของแข็งสามารถทำได้ แต่ของเหลว (ทั้งของเหลวและก๊าซ) ไม่สามารถทำได้