파동의 전파 속도는 속도를 측정하는 크기 인 변위를 따라 웨이브 전파의 방해에서. 파동이 전파되는 속도는 파동의 유형과 전파되는 매체에 따라 다릅니다.
논리적으로 공기를 통해 이동하는 파동은 육지 나 바다를 통해 이동하는 파동과 동일한 속도로 이동하지 않습니다. 마찬가지로 지진파, 소리 또는 빛은 같은 속도로 진행되지 않습니다. 예를 들어, 진공에서 전자기파는 빛의 속도로 전파됩니다. 즉, 300,000km / s입니다.
공기 중의 소리의 경우 전파 속도는 343m / s입니다. 일반적으로 기계 파의 경우 재료를 통과하는 속도는 주로 매체의 두 가지 특성 인 밀도와 강성에 따라 달라집니다. 어쨌든 일반적으로 속도는 파장과주기의 값과 관련이 있습니다.
관계는 몫을 통해 수학적으로 표현 될 수 있습니다 : v = λ / T, 여기서 v는 초당 미터로 측정 된 파동의 속도, λ는 미터로 측정 된 파장, T는 초로 측정 된주기입니다.
측정 된대로?
앞서 언급했듯이 일반적으로 파동의 속도는 파장과주기에 의해 결정됩니다.
따라서 파동의주기와 주파수는 반비례하기 때문에 속도는 파동의 주파수에 의존한다고 말할 수 있습니다.
이러한 관계는 다음과 같이 수학적으로 표현할 수 있습니다.
v = λ / T = λ ∙ f
이 표현에서 f는 Hz로 측정 된 파동의 주파수입니다.
이 관계는 속도, 공간 및 시간 간의 관계를 표현하는 또 다른 방법 일뿐입니다. v = s / t, 여기서 s는 움직이는 물체가 이동 한 공간을 나타냅니다.
이러한 이유로 파동이 전파되는 속도를 알기 위해서는 파장과주기 또는 주파수를 알아야합니다. 위에서부터 속도는 파동의 에너지 또는 진폭에 의존하지 않는다는 것을 분명히 알 수 있습니다.
예를 들어, 로프를 따라 파동의 전파 속도를 측정하려는 경우 방해가 로프의 한 지점에서 다른 지점으로 이동하는 데 걸리는 시간을 결정하여 측정 할 수 있습니다.
의존하는 요인
궁극적으로 파동의 전파 속도는 파동의 유형과 그것이 통과하는 매체의 특성에 따라 달라집니다. 다음은 몇 가지 특정 사례입니다.
스트링의 횡파 전파 속도
파동의 속도가 일반적으로 의존하는 요소를 이해하는 매우 간단하고 매우 그래픽적인 예는 줄을 따라 진행하는 횡파의 것입니다.
다음 식을 사용하면 이러한 파동의 전파 속도를 결정할 수 있습니다.
v = √ (T / μ)
이 식에서 μ는 미터당 킬로그램 단위의 선형 밀도이고 T는 줄의 장력입니다.
사운드 전파 속도
소리는 기계 파의 특별한 경우입니다. 따라서 진공 상태에서 이동할 수있는 것이 아니라 이동할 수있는 수단이 필요합니다.
소리가 물질 매체를 통과하는 속도는 전달되는 매체의 특성 인 온도, 밀도, 압력, 습도 등의 함수입니다.
소리는 액체보다 고체 상태에서 더 빨리 이동합니다. 같은 방식으로 기체보다 액체에서 더 빠르게 이동하므로 공기보다 물에서 더 빠르게 이동합니다.
특히 공기 중 전파 속도는 20ºC의 온도 일 때 343m / s입니다.
전자파 전파 속도
횡파의 일종 인 전자기파는 공간을 통해 전파됩니다. 따라서 이동 수단이 필요하지 않습니다. 공허를 통과 할 수 있습니다.
전자기파는 속도에 따라 전자기 스펙트럼이라고하는 주파수 범위로 그룹화되지만 약 300,000km / s (광속)로 이동합니다.
해결 된 운동
첫 번째 운동
로프의 장력이 8N이고 총 질량이 12kg 인 경우 횡파가 6m 길이의 로프를 통과하는 속도를 찾으십시오.
해결책
계산에 가장 먼저 필요한 것은 문자열의 선형 밀도입니다.
μ = 12/6 = 2kg / m
이 작업이 완료되면 다음 식에서 대체되는 전파 속도를 결정할 수 있습니다.
v = √ (T / μ) = √ (8/2) = 2m / s
두 번째 운동
음표의 주파수는 440Hz로 알려져 있습니다. 공중에서 전파 속도가 340m / s이고 대기 중이라는 것을 알고 공기와 물에서 파장이 무엇인지 확인하십시오. 물은 1400m / s에 이릅니다.
해결책
파장을 계산하기 위해 다음 식에서 λ를 풉니 다.
v = λ ∙ f
얻어진 결과 : λ = v / f
명령문의 데이터를 대체하면 다음 결과에 도달합니다.
λ 공기 = 340/440 = 0.773m
λ 물 = 1400/440 = 3.27m
참고 문헌
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