ANG BILIS NG PAGPAPALAGANAP NG ISANG ALON: MGA KADAHILANAN AT PAGSUKAT - PISIKAL - 2025

Ang bilis ng pagpapalaganap ng isang alon ay ang kadakilaan na sumusukat sa bilis kung saan ang pagkagambala ng alon ay kumalat sa kahabaan nito. Ang bilis kung saan ang alon ay kumakalat ay nakasalalay sa parehong uri ng alon at daluyan kung saan ipinapalaganap ito.

Ang lohikal, ang isang alon na gumagalaw sa hangin ay hindi maglakbay sa parehong bilis ng isa na gumagalaw sa lupain o dagat. Katulad nito, ang isang seismic na alon, tunog o ilaw ay hindi sumusulong sa parehong bilis. Halimbawa, sa isang vacuum electromagnetic waves ay kumalat sa bilis ng ilaw; ibig sabihin, 300,000 km / s.

Sa kaso ng tunog sa hangin, ang bilis ng pagpapalaganap nito ay 343 m / s. Sa pangkalahatan, para sa mga mekanikal na alon, ang bilis sa pamamagitan ng isang materyal ay nakasalalay sa dalawa sa mga katangian ng daluyan: ang density nito at ang higpit nito. Sa anumang kaso, sa pangkalahatan ang bilis ay nauugnay sa halaga ng haba ng daluyong at sa panahon.

Ang ugnayan ay maaaring maipahayag nang matematika sa pamamagitan ng quotient: v = λ / T, kung saan v ay ang bilis ng alon na sinusukat sa mga metro bawat segundo, the ang haba ng haba na sinusukat sa metro at ang T ang panahon na sinusukat sa pangalawa.

Tulad ng sinusukat?

Tulad ng naunang nabanggit, sa pangkalahatan ang bilis ng isang alon ay natutukoy ng haba ng haba nito at ang tagal nito.

Samakatuwid, dahil ang panahon at ang dalas ng isang alon ay pabalik-balik na proporsyonal, maaari ding ipahiwatig na ang bilis ay depende sa dalas ng alon.

Ang mga ugnayang ito ay maaaring maipahayag sa matematika tulad nito:

v = λ / T = λ ∙ f

Sa expression na ito ay ang dalas ng alon na sinusukat sa Hz.

Ang nasabing relasyon ay isa pang paraan ng pagpapahayag ng ugnayan sa pagitan ng bilis, puwang at oras: v = s / t, kung saan ang kumakatawan sa puwang na nilakbay ng isang gumagalaw na katawan.

Para sa kadahilanang ito, upang malaman ang bilis kung saan kumakalat ang isang alon, kinakailangan na malaman ang haba ng haba nito at alinman sa panahon nito o dalas nito. Mula sa itaas, malinaw na ibinabawas na ang bilis ay hindi nakasalalay sa enerhiya ng alon o sa malawak nito.

Halimbawa, kung nais mong sukatin ang bilis ng pagpapalaganap ng isang alon sa kahabaan ng isang lubid, magagawa mo ito sa pamamagitan ng pagtukoy sa oras na kinakailangan para sa isang kaguluhan na pumunta mula sa isang punto sa lubid patungo sa isa pa.

Ang mga salik ay nakasalalay sa

Sa huli, ang bilis ng pagpapalaganap ng isang alon ay depende sa parehong uri ng alon at ang mga katangian ng daluyan kung saan naglalakbay ito. Nasa ibaba ang ilang mga tiyak na kaso.

Ang bilis ng pagpapalaganap ng mga nakahalang alon sa isang string

Ang isang napaka-simple at napaka-graphic na halimbawa upang maunawaan kung alin ang mga kadahilanan kung saan ang bilis ng isang alon na karaniwang nakasalalay ay ang mga transverse waves na sumulong kasama ang isang string.

Ang sumusunod na expression ay nagbibigay-daan upang matukoy ang bilis ng paglaganap para sa mga alon na ito:

v = √ (T / μ)

Sa expression na ito μ ang linear density sa kilograms bawat metro at ang T ay ang pag-igting ng string.

Ang bilis ng pagpapalaganap ng tunog

Ang tunog ay isang partikular na kaso ng isang mekanikal na alon; samakatuwid, nangangailangan ito ng isang paraan upang magawang ilipat, hindi magawa ito sa isang vacuum.

Ang bilis ng paglalakbay ng tunog sa pamamagitan ng isang materyal na daluyan ay magiging isang function ng mga katangian ng daluyan kung saan ipinapadala ito: temperatura, density, presyon, kahalumigmigan, atbp.

Ang tunog ay mabilis na bumibiyahe sa mga solid-state na katawan kaysa sa mga likido. Sa parehong paraan, mas mabilis itong gumagalaw sa likido kaysa sa mga gas, kaya mas mabilis itong gumagalaw sa tubig kaysa sa hangin.

Partikular, ang bilis ng pagpapalaganap nito sa hangin ay 343 m / s kapag nasa temperatura na 20 ºC.

Ang bilis ng pagpapalaganap ng mga electromagnetic waves

Ang mga electromagnetic waves, na kung saan ay isang uri ng mga nakahalang alon, kumalat sa espasyo. Samakatuwid, hindi sila nangangailangan ng isang paraan ng paggalaw: maaari silang maglakbay nang walang saysay.

Ang mga electromagnetic waves ay bumibiyahe ng halos 300,000 km / s (bilis ng ilaw) bagaman, depende sa kanilang bilis, pinagsama sila sa mga saklaw ng dalas na bumubuo sa tinatawag na electromagnetic spectrum.

Malutas na ehersisyo

Unang ehersisyo

Hanapin ang bilis kung saan ang isang nakahalang alon ay naglalakbay sa pamamagitan ng isang 6-m-mahabang lubid, kung ang pag-igting sa lubid ay 8 N at ang kabuuang masa ay 12 kg.

Solusyon

Ang unang bagay na kinakailangan upang makalkula ay ang linear density ng string:

μ = 12/6 = 2 kg / m

Kapag ito ay tapos na, posible upang matukoy ang bilis ng pagpapalaganap, kung saan ito ay nahalili sa expression:

v = √ (T / μ) = √ (8/2) = 2 m / s

Pangalawang ehersisyo

Alam na ang dalas ng tala ng musikal ay 440 Hz. Alamin kung ano ang haba ng haba ng haba nito sa hangin at tubig, alam na sa bilis ng pagpapalaganap nito ay 340 m / s, habang nasa umabot ang 1400 m / s.

Solusyon

Upang makalkula ang haba ng haba na malutas namin λ mula sa sumusunod na expression:

v = λ ∙ f

Ito ay nakuha: λ = v / f

Ang pagsusulat ng data mula sa pahayag, naabot ang mga sumusunod na resulta:

λ _hangin = 340/440 = 0.773 m

λ _tubig = 1400/440 = 3.27 m

Mga Sanggunian

1. Wave (nd). Sa Wikipedia. Nakuha noong Mayo 19, 2018, mula sa es.wikipedia.org.
2. Bilis ng phase (nd). Sa Wikipedia. Nakuha noong Mayo 19, 2018, mula sa en.wikipedia.org.
3. Bilis ng tunog (nd). Sa Wikipedia. Nakuha noong Mayo 19, 2018, mula sa en.wikipedia.org.
4. Fidalgo Sánchez, José Antonio (2005). Pisika at kimika. Everest
5. David C. Cassidy, Gerald James Holton, Floyd James Rutherford (2002). Pag-unawa sa pisika. Birkhäuser.
6. Pranses, AP (1971). Vibrations at Waves (serye ng pisika ng Introduksyon ng MIT). Nelson Thornes.
7. Crawford jr., Frank S. (1968). Mga Waves (Berkeley Physics Course, Tomo 3), McGraw-Hill.