คลื่นตามขวาง – ปัญหาและแนวทางแก้ไข

1. ระยะห่างระหว่างร่องคลื่นสองร่องบนผิวน้ำคือ 20 เมตร วัตถุลอยอยู่บนผิวน้ำและได้รับแรงสั่นสะเทือน ถ้าเวลาที่ใช้ในการสั่นสะเทือนหนึ่งรอบคือ 4 วินาที ความเร็วของคลื่นจะเป็น … เมตร/วินาที

20

15 B.

10 C.

D. 5

เป็นที่รู้จัก :

ความยาวคลื่น (λ) = 20 เมตร

ช่วงเวลา (T) = 4 วินาที

ต้องการทราบ:ความเร็วของคลื่น (v)

วิธีการแก้ปัญหา:

สมการของความเร็วคลื่น:

v = λ / T = 20 เมตร / 4 วินาที = 5 เมตร / วินาที

คำตอบที่ถูกต้องคือ ข้อ D.

2. จุด A และจุด B อยู่บนเชือกและห่างกัน 90 เซนติเมตรคลื่น ตามขวางแผ่กระจายบนเชือก โดยที่จุด A อยู่บนยอดคลื่น จุด B อยู่ด้านล่างของคลื่น และระหว่างจุด A และจุด B มีสันคลื่นสองสันและท้องคลื่นสองท้อง ถ้าคาบของคลื่นคือ 0.3 วินาที การแผ่กระจายของคลื่นจะเป็นอย่างไร…

ก. 10.8 ซม./วินาที

B. 18.0 ซม./วินาที

C. 120.0 ซม./วินาที

ง. 200.0 ซม./วินาที

เป็นที่รู้จัก :

ระยะทาง AB (l) = 90 ซม.

คาบของคลื่น (T) = 0.3 วินาที

ความถี่ของคลื่น (f) = 1/0.3 วินาที

จุด A อยู่บนยอดคลื่น และจุด B อยู่ในท้องคลื่น

ระหว่างจุด A และจุด B มีสันเขา 2 แห่งและร่องเขา 2 แห่ง

ต้องการทราบ:ความเร็วของคลื่น (v = f λ)

วิธีการแก้ปัญหา:

จากรูป สามารถสรุปได้ว่ามี 2.5 ความยาวคลื่น ระยะห่างของความยาวคลื่น (λ) = 90 ซม. / 2.5 = 36 ซม.

ความเร็วของคลื่น :

v = f แลมบ์ดา = (1 / 0.3)(36) = 36 / 0.3 = 120 ซม./วินาที

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

3. กราฟต่อไปนี้แสดงการกระจัดของจุดหนึ่งในตัวกลางหนึ่งเป็นฟังก์ชันของเวลาเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางนั้น

ถ้าความยาวคลื่นคือ 6 เมตร ความเร็วในการแพร่กระจายของคลื่นจะเป็น...

ก. 3 ม./วินาที

B. 6 ม./วินาที

C. 8 ม./วินาที

ง. 12 ม./วินาที

เป็นที่รู้จัก :

จากกราฟด้านบน มีความยาวคลื่นสองค่า

ระยะทางเท่ากับ 1 ความยาวคลื่น (λ) = 6 เมตร / 2 = 3 เมตร

ช่วงเวลา (T) = 0.5 วินาที

ต้องการทราบ:ความเร็วของคลื่น (กริยา)

วิธีการแก้ปัญหา:

v = f λ = λ / T = 3 เมตร / 0.5 วินาที = 6 เมตร / วินาที

คำตอบที่ถูกต้องคือ ข.

4. จากรูปด้านล่างจุดที่มีเฟสต่าง ¾ กับจุด A คือ ….

ก. จุด ข

ข. จุดค.

ค. จุด D

ง. จุด E

Solution

ก. 20 ซม./วินาที

B. 30 ซม./วินาที

C. 80 ซม./วินาที

ง. 120 ซม./วินาที

เป็นที่รู้จัก :

ระยะห่างระหว่างใบทั้งสอง = 60 ซม.

ความถี่ (f) = 2 เฮิรตซ์ = 2

ต้องการทราบ:ความเร็วของคลื่น

วิธีการแก้ปัญหา:

ระหว่างใบไม้ทั้งสองใบ มีระยะห่าง 1.5 เท่าของความยาวคลื่น ระยะห่าง 1 เท่าของความยาวคลื่น คือ (λ) = 60 ซม. / 1.5 = 40 ซม.

ความเร็วของคลื่น (v) :

v = f λ = (2 Hz)(40 cm) = 80 cm/วินาที

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.

6. จากรูปด้านล่าง จงหาแอมพลิจูด คาบ ความถี่ และความเร็วของคลื่น

วิธีการแก้ปัญหา:

แอมพลิจูด (A) = 4 เมตร

คาบเวลา (T) = 6 วินาที / 3 = 2 วินาที

ความถี่ (f) = 1 / T = 1 / 2 = 0.5 เฮิรตซ์

ความยาวคลื่น (λ) = 24 เมตร / 3 = 8 เมตร

ความเร็วของคลื่น (v) = f λ = (0.5 เฮิรตซ์)(8 เมตร) = 4 เมตร/วินาที หรือ

ความเร็วของคลื่น (v) = λ / T = 8 เมตร / 2 วินาที = 4 เมตร/วินาที

คำตอบที่ถูกต้องคือ ข้อ D.

7. บนเชือกที่มีความยาว 1.2 เมตร และมวล 200 กรัม เกิดคลื่นไซน์ 1.5 ลูก โดยมีความถี่ 50 เฮิรตซ์ จากข้อมูลเหล่านี้ จงหาคาบของคลื่นและแรงตึงของเชือก

A. คาบเวลา = 0.02 วินาที และแรงดึง = 6.67 นิวตัน

B. คาบเวลา = 0.01 วินาที และแรงดึง = 6.67 นิวตัน

C. คาบเวลา = 0.02 วินาที และแรงดึง = 266.67 นิวตัน

D. คาบเวลา = 0.01 วินาที และแรงดึง = 266.67 นิวตัน

เป็นที่รู้จัก :

ความยาวของเชือก (l) = 1.2 เมตร และมีคลื่นไซน์ 1.5 ลูก ดังนั้นระยะทางเท่ากับความยาวคลื่น 1 ลูก (λ) = 1.2 เมตร / 1.5 = 0.8 เมตร

มวลของเชือก (เมตร) = 200 กรัม = 0.2 กิโลกรัม

ความถี่ (f) = 50 เฮิรตซ์

ความหนาแน่นของเชือก (µ) = ม./ล. = 0.2 กก. / 1.2 เมตร = (1/6) กก./เมตร

ต้องการทราบ:คาบของคลื่น (T) และแรงดึงของเชือก (T)

วิธีการแก้ปัญหา:

คาบของคลื่น:

T = 1 / f = 1 / 50 Hz = 0.02 วินาที

ความเร็วของคลื่นบนเชือก:

v = f λ = (50 Hz)(0.8 เมตร) = 40 เมตร/วินาที

แรงดึง (T) :

คำตอบที่ถูกต้องคือ C.