波動因子の伝播速度とその測定方法



の 波の伝播速度 波の擾乱がその変位に沿って伝播する速度を測定する大きさです。波が伝わる速度は、波の種類と伝わる媒体によって異なります。.

論理的には、それは陸や海を通ってそれを作るものと同じ速度で空中を移動する波を移動するつもりはないです。同じように、地震波、音または光は同じ速度では進みません。例えば、真空中では電磁波は光速で伝播する。つまり、30万km / s.

空気中の音の場合、その伝播速度は343 m / sです。一般に、機械的な波の場合、材料を通過する速度は主に媒質の2つの特性、すなわちその密度とその剛性に依存します。いずれにせよ、一般的に速度は波長と周期の値に関連しています.

この関係は、商によって数学的に表現することができます。v =λ/ T、ここでvはメートル毎秒で測定される波の速度、λはメートルで測定される波長、そしてTは秒で測定される期間です.

索引

  • 1どうやって測りますか?
  • 2それが依存する要因
    • 2.1弦の横波の伝播速度
    • 2.2音の伝播速度
    • 2.3電磁波の伝播速度
  • 3練習問題が解決しました
    • 3.1最初の練習
    • 3.2 2回目の演習
  • 4参考文献

それはどのように測定されますか?

すでに上述したように、一般に波の速度はその波長と周期によって決まります。.

したがって、波の周期と周波数が反比例することを考えると、速度は波の周波数に依存しているとも言えます。.

これらの関係は、数学的には次のように表現できます。

v =λ/ T =λ∙f

この式で、fはHz単位で測定された波の周波数です。.

このような関係は、速度、空間、時間の間の関係を表現するもう1つの方法です。.

したがって、波が伝播する速度を知るためには、その波長とその周期または周波数のどちらかを知る必要があります。上記から、速度は波のエネルギーにもその振幅にも依存しないことは明らかです。.

たとえば、ロープに沿った波の伝播速度を測定したい場合は、ロープのある地点から別の地点への擾乱が発生するのにかかる時間を決定することによって行うことができます。.

それが依存する要因

最終的には、波の伝播速度は、波の種類とそれが移動する媒体の特性の両方に依存します。以下はいくつかの特定のケースです.

弦上の横波の伝搬速度

波の速度が通常依存する要因は何かを理解するための非常に単純で非常にグラフィックな例は、弦に沿って移動する横波のそれです。.

次の式により、これらの波の伝播速度を決定できます。

v =√（T /μ）

この式で、μは1キロメートルあたりのキログラム単位の線密度、Tは弦の張力です。.

音の伝播速度

音は機械的波の特別な場合です。それ故、それは動くための手段を必要とし、真空中でそれをすることができない。.

音が材料媒体を通過する速度は、それが伝達される媒体の特性（温度、密度、圧力、湿度など）の関数になります。.

音は液体中よりも固体状態の方が体の中を速く動きます。同じように、それは気体よりも液体の方が速く進むので、空気中よりも水中を速く進む。

特に、空気中の伝搬速度は、温度が20°Cのとき343 m / sです。.

電磁波の伝搬速度

一種の横波である電磁波は、空間を伝播します。したがって、彼らは移動するための手段を必要としません：彼らは空間を通って移動することができます.

電磁波は約300,000 km / s（光速）で移動しますが、その速度に応じて、電磁スペクトルと呼ばれるものを構成する周波数範囲に分類されます。.

解決した演習

最初の運動

ロープ張力が8 Nで総質量が12 kgの場合、横波が長さ6 mのロープを伝播する速度を計算します。.

解決策

最初に計算する必要があるのは、文字列の線密度です。

 μ= 12/6 = 2 kg / m

これが行われれば、それは式で代用される伝播の速度を決定することは既に可能です：

v =√（T /μ）=√（8/2）= 2 m / s

セカンドエクササイズ

音符の周波数は440 Hzであることが知られていますが、空気中では伝搬速度は340 m / sであるのに対して、空気中と水中ではその波長はどれくらいですか。水は1400 m / sに達する.

解決策

波長を計算するために我々はクリア λ 次の式で

v =λ∙f

あなたが得る： λ= v / f

ステートメントのデータを置き換えると、次のような結果になります。

λ 空中 = 340/440 = 0.773 m

λ 水 = 1400/440 = 3.27m

参考文献

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