БРЗИНА ШИРЕЊА ТАЛАСА: ФАКТОРИ И МЕРЕЊЕ - ФИЗИЧКИ - 2025

Брзина распростирања таласа је магнитуда која мери брзину којом се поремећај таласних распростире дуж свом сегменту. Брзина којом се талас шири зависи и од врсте таласа и од медија којим се шири.

Логично, талас који се креће ваздухом неће ићи истом брзином као онај који се креће копном или морем. Слично томе, сеизмички талас, звук или светло не напредују истом брзином. На пример, у вакууму се електромагнетни таласи шире брзином светлости; односно 300.000 км / с.

У случају звука у ваздуху, његова брзина ширења је 343 м / с. Опћенито, за механичке валове брзина кроз материјал углавном овиси о двије карактеристике медија: његовој густини и чврстини. У сваком случају, генерално је брзина везана за вредност таласне дужине и периода.

Однос се може изразити математичким путем квоцијента: в = λ / Т, где је в брзина таласа измерена у метрима у секунди, λ је таласна дужина мерена у метрима и Т је период измерен у секундама.

Како мерено?

Као што је раније поменуто, опћенито брзина таласа одређује се његовом таласном дужином и временом.

Стога, пошто су период и фреквенција таласа обрнуто пропорционални, такође се може рећи да брзина зависи од фреквенције таласа.

Ови се односи могу математички изразити овако:

в = λ / Т = λ ∙ ф

У овом изразу ф је фреквенција таласа измерена у Хз.

Овај однос је само још један начин изражавања односа брзине, простора и времена: в = с / т, где с представља простор који пролази тело које се креће.

Из тог разлога, да би се знала брзина којом се талас шири, потребно је знати његову таласну дужину и или његов период или фреквенцију. Из наведеног јасно произлази да брзина не зависи од енергије таласа или његове амплитуде.

На пример, ако желите да измерите брзину ширења таласа дуж конопа, то можете учинити тако што ћете одредити време потребно да сметња пређе из једне тачке на конопу у другу.

Од фактора од којих зависи

Коначно, брзина ширења таласа зависиће од врсте таласа и карактеристика медија кроз који он путује. Испод су неки конкретни случајеви.

Брзина ширења попречних таласа у низу

Веома једноставан и врло графички пример за разумевање који су фактори од којих брзина таласа обично зависи је брзина попречних таласа који напредују дуж низа.

Следећи израз омогућава одређивање брзине ширења за ове таласе:

в = √ (Т / µ)

У овом изразу μ је линеарна густина у килограмима на метар, а Т напетост низа.

Брзина ширења звука

Звук је посебан случај механичког таласа; стога је за то потребно средство да се може кретати, а не у могућности то у вакуму.

Брзина којом звук путује кроз материјални медиј ће бити функција карактеристика медијума кроз који се преноси: температуре, густине, притиска, влажности итд.

Звук путује брже у телима са чврстим телом него у течностима. На исти се начин брже креће у течностима него у гасовима, тако да се брже креће у води него у ваздуху.

Тачније, његова брзина ширења у ваздуху је 343 м / с када је на температури 20 ºЦ.

Брзина ширења електромагнетних таласа

Електромагнетни таласи, који су врста попречних таласа, шире се кроз простор. Стога им није потребно средство за кретање: могу путовати кроз празнину.

Електромагнетни таласи путују брзином од око 300 000 км / с (брзина светлости), мада се, у зависности од њихове брзине, групишу у фреквенцијски опсег који чини оно што се назива електромагнетним спектром.

Решене вежбе

Прва вежба

Пронађите брзину којом попречни талас путује конопом дужине 6 м, ако је напетост у ужету 8 Н, а његова укупна маса је 12 кг.

Решење

Прво што је потребно да се израчуна је линеарна густина низа:

μ = 12/6 = 2 кг / м

Једном када је то учињено, могуће је одредити брзину ширења, за шта је она замењена у изразу:

в = √ (Т / µ) = √ (8/2) = 2 м / с

Друга вежба

Познато је да је фреквенција музичке ноте 440 Хз. Одредите која је њена таласна дужина и у ваздуху и у води, знајући да је у ваздуху њена брзина ширења 340 м / с, док је у вода достиже 1400 м / с.

Решење

Да бисмо израчунали таласну дужину решимо λ из следећег израза:

в = λ ∙ ф

Добија се: λ = в / ф

Замјеном података из изјаве постижу се сљедећи резултати:

λ _ваздух = 340/440 = 0,773 м

λ _вода = 1400/440 = 3,27 м

Референце

1. Талас (н). На Википедији. Преузето 19. маја 2018. са ес.википедиа.орг.
2. Фазна брзина (нд). На Википедији. Преузето 19. маја 2018. са ен.википедиа.орг.
3. Брзина звука (нд). На Википедији. Преузето 19. маја 2018. са ен.википедиа.орг.
4. Фидалго Санцхез, Јосе Антонио (2005). Физика и хемија. Еверест
5. Давид Ц. Цассиди, Гералд Јамес Холтон, Флоид Јамес Рутхерфорд (2002). Разумевање физике. Биркхаусер.
6. Френцх, АП (1971). Вибрације и таласи (МИТ уводна физичка серија). Нелсон Тхорнес.
7. Цравфорд јр., Франк С. (1968). Вавес (Беркелеи Пхисицс Цоурсе, Вол. 3), МцГрав-Хилл.