Benar-benar segala sesuatu di dunia ini terjadi dengan kecepatan tertentu. Tubuh tidak bergerak secara instan, butuh waktu. Gelombang tidak terkecuali, tidak peduli dalam media apa mereka merambat.

Kecepatan rambat gelombang

Jika Anda melempar batu ke dalam air danau, maka gelombang yang dihasilkan tidak akan langsung mencapai pantai. Dibutuhkan waktu untuk memindahkan gelombang pada jarak tertentu, oleh karena itu, kita dapat berbicara tentang kecepatan rambat gelombang.

Cepat rambat gelombang bergantung pada sifat medium tempat ia merambat. Ketika berpindah dari satu medium ke medium lainnya, kecepatan gelombang berubah. Misalnya, jika lembaran besi yang bergetar didorong ujung ke ujung ke dalam air, maka air akan ditutupi dengan riak gelombang kecil, tetapi kecepatan rambatnya akan lebih kecil daripada di lembaran besi. Ini mudah diperiksa bahkan di rumah. Hanya saja, jangan memotong diri Anda pada lembaran besi yang bergetar ...

panjang gelombang

Ada karakteristik penting lainnya adalah panjang gelombang. Panjang gelombang adalah jarak yang ditempuh gelombang dalam satu periode gerak osilasi. Lebih mudah untuk memahami ini secara grafis.

Jika Anda menggambar gelombang dalam bentuk gambar atau grafik, maka panjang gelombang akan menjadi jarak antara puncak atau palung gelombang terdekat, atau antara titik terdekat lainnya dari gelombang yang berada dalam fase yang sama.

Karena panjang gelombang adalah jarak yang ditempuhnya, maka Anda dapat menemukan nilai ini, seperti jarak lainnya, dengan mengalikan kecepatan lintasan dengan satuan waktu. Dengan demikian, panjang gelombang berbanding lurus dengan kecepatan rambat gelombang. Mencari panjang gelombang dapat diberikan oleh:

di mana adalah panjang gelombang, v adalah kecepatan gelombang, T adalah periode osilasi.

Dan mengingat periode osilasi berbanding terbalik dengan frekuensi osilasi yang sama: T=1⁄υ, kita dapat menurunkan hubungan antara kecepatan rambat gelombang dan frekuensi osilasi:

v= .

Frekuensi osilasi di lingkungan yang berbeda

Frekuensi osilasi gelombang tidak berubah ketika berpindah dari satu medium ke medium lainnya. Misalnya, frekuensi osilasi paksa bertepatan dengan frekuensi osilasi sumber. Frekuensi osilasi tidak tergantung pada sifat-sifat media propagasi. Ketika berpindah dari satu medium ke medium lainnya, hanya panjang gelombang dan kecepatan rambatnya yang berubah.

Rumus ini berlaku untuk gelombang transversal dan longitudinal. Dalam perambatan gelombang longitudinal, panjang gelombang akan menjadi jarak antara dua titik terdekat dengan tegangan atau kompresi yang sama. Ini juga akan bertepatan dengan jarak yang ditempuh oleh gelombang dalam satu periode osilasi, sehingga rumus akan sepenuhnya cocok dalam kasus ini juga.

Setiap gelombang merambat dengan kecepatan tertentu. Di bawah kecepatan gelombang memahami kecepatan rambat gangguan. Misalnya, pukulan ke ujung batang baja menyebabkan kompresi lokal di dalamnya, yang kemudian merambat di sepanjang batang dengan kecepatan sekitar 5 km/s.

Cepat rambat gelombang ditentukan oleh sifat medium tempat gelombang itu merambat. Ketika gelombang berpindah dari satu medium ke medium lainnya, kecepatannya berubah.

Selain kecepatan, karakteristik penting dari gelombang adalah panjang gelombangnya. panjang gelombang disebut jarak di mana gelombang merambat dalam waktu yang sama dengan periode osilasi di dalamnya.

Karena kecepatan gelombang adalah nilai konstan (untuk media tertentu), jarak yang ditempuh gelombang sama dengan produk kecepatan dan waktu rambatnya. Dengan demikian, untuk menemukan panjang gelombang, Anda perlu mengalikan kecepatan gelombang dengan periode osilasi di dalamnya:

v - kecepatan gelombang; T adalah periode osilasi dalam gelombang; (huruf Yunani "lambda") - panjang gelombang.

Dengan memilih arah rambat gelombang di luar arah sumbu x dan dilambangkan dengan y koordinat partikel yang berosilasi dalam gelombang, kita dapat membangun grafik gelombang. Grafik gelombang sinus (untuk waktu tetap t) ditunjukkan pada Gambar 45. Jarak antara puncak (atau lembah) yang berdekatan dalam grafik ini bertepatan dengan panjang gelombang .

Rumus (22.1) menyatakan hubungan panjang gelombang dengan kecepatan dan periodenya. Mempertimbangkan bahwa periode osilasi dalam gelombang berbanding terbalik dengan frekuensi, yaitu T = 1/ν, kita dapat memperoleh rumus yang menyatakan hubungan antara panjang gelombang dan kecepatan dan frekuensinya:

Rumus yang dihasilkan menunjukkan bahwa cepat rambat gelombang sama dengan hasil kali panjang gelombang dan frekuensi osilasinya.

Frekuensi osilasi dalam gelombang bertepatan dengan frekuensi osilasi sumber (karena osilasi partikel medium dipaksa) dan tidak bergantung pada sifat medium tempat gelombang merambat. Ketika gelombang berpindah dari satu medium ke medium lainnya, frekuensinya tidak berubah, hanya kecepatan dan panjang gelombang yang berubah..

1. Apa yang dimaksud dengan kecepatan gelombang? 2. Berapa panjang gelombangnya? 3. Bagaimana hubungan panjang gelombang dengan kecepatan dan periode osilasi dalam gelombang? 4. Bagaimana hubungan panjang gelombang dengan kecepatan dan frekuensi osilasi dalam gelombang? 5. Manakah dari karakteristik gelombang berikut yang berubah ketika gelombang berpindah dari satu medium ke medium lainnya: a) frekuensi; b) periode; c) kecepatan; d.panjang gelombang?

tugas eksperimental. Tuang air ke dalam bak dan, dengan menyentuh air secara berirama dengan jari Anda (atau penggaris), buat gelombang di permukaannya. Menggunakan frekuensi osilasi yang berbeda (misalnya, menyentuh air sekali dan dua kali per detik), perhatikan jarak antara puncak gelombang yang berdekatan. Pada frekuensi berapa panjang gelombangnya lebih panjang?

Fluktuasi Titik T dengan suatu konstanta akan melewati suatu jarak tertentu. Jarak ini dapat berupa panjang gelombang. Surat panjang gelombang? dan setara? = vT, di mana v adalah kecepatan fasenya. Kecepatan fase gelombang juga dapat dinyatakan dalam bilangan gelombangnya k: v = w/k. Panjang gelombang dalam hal bilangan gelombang dinyatakan sebagai? = 2*pi/k.

Periode gelombang dapat ditulis dalam frekuensinya sebagai T = 1/f. Kemudian? \u003d v / f. Anda juga dapat menyatakan panjang gelombang dalam frekuensi melingkar. Menurut definisi, frekuensi melingkar adalah f = w/(2*pi). Dari sini, ? = 2*pi*v/b.

Menurut dualisme gelombang sel, setiap mikropartikel juga dikaitkan dengan gelombang, yang disebut gelombang de Broglie. Gelombang De Broglie melekat pada elektron, proton, neutron, dan partikel mikro lainnya. Gelombang ini memiliki panjang tertentu. Telah ditetapkan bahwa panjang gelombang de Broglie berbanding terbalik dengan momentum partikel dan sama dengan? = h/p, di mana h adalah konstanta Planck. Frekuensi gelombang berbanding lurus dengan energi partikel: ? = E/jam. Kecepatan fase gelombang de Broglie akan sama dengan E/p

Dalam media dispersif, konsep kecepatan kelompok diperkenalkan. Untuk gelombang satu dimensi, sama dengan Vgr = dw/dk, di mana w adalah frekuensi melingkar dan k adalah bilangan gelombang.

Video Terkait

Gelombang berbeda. Terkadang diperlukan untuk mengukur amplitudo dan panjang gelombang ombak di pantai, dan terkadang frekuensi dan tegangan gelombang sinyal listrik. Untuk setiap kasus, ada cara untuk mendapatkan parameter gelombang.

Anda akan perlu

• footstock, stopwatch, pengukur tekanan elektronik, generator sinyal standar, osiloskop, penghitung frekuensi.

Petunjuk

Untuk menentukan tinggi gelombang di dekat pantai di perairan dangkal, tempelkan tongkat kaki ke dasar. Perhatikan pembagian pada footstock, bertepatan dengan tingkat atas dan bawah (puncak dan ) gelombang yang melewatinya. Kurangi nilai yang lebih kecil dari nilai yang lebih besar untuk mendapatkan tinggi gelombang. Untuk pengukuran yang lebih akurat, gunakan pengukur tekanan elektronik. Tempatkan sensornya di tempat Anda ingin mengukur tinggi gelombang. Catat pembacaan instrumen saat puncak dan gelombang melewati transduser. Kurangi nilai yang lebih kecil dari nilai yang lebih besar dan dapatkan penurunan tekanan yang sesuai dengan tinggi gelombang.

Untuk memindahkan gelombang, gunakan stopwatch untuk menghitung waktu antara dua puncak gelombang yang berdekatan melewati transduser atau footstock. Gunakan dua kaki untuk menentukan. Untuk melakukan ini, atur sedemikian rupa sehingga puncak dua gelombang yang berdekatan melewati stok pada saat yang sama. Kemudian ukur jarak antar kaki (dalam meter). Ini akan sama dengan panjang gelombang. Bagilah 60 dengan waktu yang diukur oleh stopwatch dan kalikan dengan panjang gelombang. Dapatkan kecepatan gelombang (dalam meter per menit). Contoh: waktu tempuh gelombang adalah 2 sekon dan panjangnya 3,5 meter. Dalam hal ini, kecepatan gelombang akan menjadi (60/2) × 3,5 = 105 meter per menit.

Untuk mengonversi ke meter per detik, bagi hasil ini dengan 60 (105/60=1,75 meter per detik), dan untuk mengonversi ke kilometer per jam, kalikan dengan 60 lalu bagi dengan seribu (105×60=6300 meter per jam, 6300 /1000=6,3 kilometer per jam).

Untuk menentukan parameter sinyal listrik, gunakan perangkat khusus. Hubungkan generator sinyal standar ke osiloskop. Atur amplitudo keluaran generator menjadi 1 Volt. Nyalakan osiloskop dan sesuaikan penguatannya sehingga level teratas sinyal cocok dengan bilah vertikal lebar pertama di kisi layar. Matikan generator dan hubungkan sumber sinyal yang sedang dipelajari. Hitung amplitudo sinyal input dari pita lebar vertikal.

Hubungkan sumber sinyal yang sedang dipelajari ke input pengukur frekuensi. Ambil pembacaan frekuensi dari indikator pengukur frekuensi. Untuk mendapatkan panjang gelombang, bagi kecepatan cahaya dengan frekuensi sinyal yang dipelajari. Contoh: Frekuensi yang diukur adalah 100MHz, panjang gelombangnya adalah 299792458/100000000=2,99 meter.

Gelombang mekanik adalah proses perambatan osilasi dalam media elastis, disertai dengan transfer energi tubuh berosilasi dari satu titik dalam media elastis ke yang lain. Karakteristik gelombang penting: panjang dan kecepatan fase.

Anda akan perlu

• - Kalkulator.

Institusi pendidikan anggaran kota

Sekolah menengah Marininskaya 16

Buka pelajaran fisika di kelas 9 dengan topik

« Panjang gelombang. Kecepatan rambat gelombang »

Memimpin pelajaran: guru fisika

Borodenko Nadezhda Stepanovna

Topik pelajaran: “Panjang gelombang. Kecepatan rambat gelombang"

Tujuan pelajaran: ulangi penyebab perambatan gelombang transversal dan longitudinal; untuk mempelajari getaran partikel individu, serta getaran partikel dengan fase yang berbeda; mengenalkan konsep panjang dan cepat gelombang, mengajarkan siswa menerapkan rumus mencari panjang dan cepat rambat gelombang.

Tugas metodis:

pendidikan :

Pembiasaan siswa dengan asal usul istilah "panjang gelombang, kecepatan gelombang";

tunjukkan kepada siswa fenomena perambatan gelombang, dan juga buktikan dengan bantuan eksperimen - perambatan dua jenis gelombang: transversal dan longitudinal.

pendidikan :

Untuk mempromosikan pengembangan keterampilan berbicara, berpikir, kognitif dan tenaga kerja umum;

Untuk mempromosikan penguasaan metode penelitian ilmiah: analisis dan sintesis.

pendidikan :

- untuk membentuk sikap teliti terhadap pekerjaan pendidikan, motivasi positif untuk belajar, keterampilan komunikasi; berkontribusi pada pendidikan kemanusiaan, disiplin, persepsi estetika dunia.

Jenis pelajaran : pelajaran gabungan.

Demo:

1. Getaran partikel individu.
2. Getaran dua partikel dengan fase yang berbeda.
3. Perambatan gelombang transversal dan longitudinal.

Rencana belajar:

1. Organisasi awal pelajaran.
2. Aktualisasi pengetahuan siswa.
3. Asimilasi pengetahuan baru.
4. Konsolidasi pengetahuan baru.
5. Menyimpulkan pelajaran.
6. Informasi tentang pekerjaan rumah, instruksi pelaksanaan.

SELAMA KELAS

I. Tahap organisasi

II. Survei frontal

Apa yang disebut gelombang?

Apa sifat umum utama dari gelombang berjalan dari alam apa pun?

Apa penyebab utama gelombang?

Gelombang apa yang disebut longitudinal; melintang? Berikan contoh.

Dalam medium apa gelombang longitudinal dan transversal elastis dapat merambat?

AKU AKU AKU. Asimilasi pengetahuan baru

Kami berkenalan dengan konsep fisik seperti gelombang mekanik. Tolong ulangi lagi: apa itu gelombang? - proses fisik yang terkait dengan propagasi osilasi dalam ruang dari waktu ke waktu.

Gelombang adalah getaran yang selama perambatannya tidak membawa materi. Gelombang membawa energi dari satu titik di ruang angkasa ke titik lainnya.

Bayangkan bahwa kita memiliki sistem bola yang dihubungkan oleh pegas elastis dan terletak di sepanjang sumbu x. Ketika titik 0 berosilasi sepanjang sumbu y dengan frekuensi w sesuai dengan persamaan:

y \u003d Karena berat,

setiap titik dari sistem ini juga akan berosilasi tegak lurus terhadap sumbu x, tetapi dengan beberapa fase lag.

Gambar 1

Penundaan ini disebabkan oleh fakta bahwa osilasi merambat melalui sistem pada kecepatan tertentu yang terbatas v dan tergantung pada kekakuan pegas yang menghubungkan bola. Perpindahan bola pada jarak x dari titik 0 pada waktu t akan sama persis dengan perpindahan bola pertama pada waktu sebelumnya. Karena masing-masing bola dicirikan oleh jarak x di mana ia dipisahkan dari titik 0, maka perpindahannya dari posisi kesetimbangan selama perjalanan gelombang.
Setiap proses fisik selalu dijelaskan oleh sejumlah karakteristik, yang nilainya memungkinkan pemahaman yang lebih dalam tentang isi proses. Karakteristik apa yang menurut Anda dapat menggambarkan proses gelombang?

Ini termasuk kecepatan gelombang (), panjang gelombang ( ), amplitudo osilasi pada gelombang (A), periode osilasi (T) dan frekuensi osilasi ().

Kecepatan gelombang mekanik, tergantung pada jenis gelombang dan sifat elastis media, dapat bervariasi dari ratusan meter per detik hingga 10-12 nm/s

- Jarak yang ditempuh gelombang dalam waktu yang sama dengan periode osilasi T disebut panjang gelombang dan ditandai dengan huruf .

Sangat jelas bahwa untuk media tertentu, panjang gelombang harus nilai tertentu

= T

Karena periode osilasi terkait dengan frekuensi osilasi dengan rasio:

T = , maka atau =

Setiap besaran dalam sistem SI dinyatakan:

- panjang gelombang (m) meter;
T adalah periode osilasi gelombang (s) sekon;
– frekuensi osilasi gelombang (Hz) Hertz;
– kecepatan rambat gelombang (m/s);

A- amplitudo osilasi dalam gelombang (m) meter

Mari kita gambarkan gelombang secara grafis sebagai osilasi yang bergerak dalam ruang dari waktu ke waktu Panjang gelombang:= 1000m. Periode osilasi 0,4 s. Kecepatan gelombang:

= /T=2500 m Berapa amplitudo osilasi dalam gelombang?

Perlu dicatat bahwa frekuensi osilasi dalam gelombang selalu bertepatan dengan frekuensi osilasi sumber gelombang.

Dalam hal ini, sifat elastis medium tidak mempengaruhi frekuensi osilasi partikel. Hanya ketika gelombang berpindah dari satu medium ke medium lainnya, kecepatan dan panjang gelombang berubah, dan frekuensi osilasi partikel tetap konstan.

Ketika gelombang merambat, energi ditransfer tanpa transfer materi.

IV. Konsolidasi pengetahuan baru

Berapakah periode gelombang? frekuensi, panjang gelombang?

Tuliskan rumus yang menghubungkan cepat rambat gelombang dengan panjang gelombang dan frekuensi atau periode

V. Pemecahan Masalah

1. Frekuensi osilasi dalam sebuah gelombang adalah 10.000 Hz, dan panjang gelombangnya adalah 2 mm. Tentukan cepat rambat gelombang tersebut.

Diberikan:

10000 Hz

2mm

C Dan

0,002m

Keputusan:

0,002m 10000Hz = 2m/s

Jawaban: \u003d 2 m / dtk

2. Tentukan panjang gelombang pada frekuensi 200 Hz jika cepat rambat gelombang 340m/s.

Diberikan:

200Hz

340 m/s

C Dan

Keputusan:

= /

340/200 = 1,7 m

Jawaban: \u003d 1,7 m

(Fizkulminutka)

Mereka segera bangkit dan tersenyum.

Lebih tinggi - membentang lebih tinggi.

Ayo luruskan bahumu

Angkat, turunkan.

Belok kanan, belok kiri

Sentuh tangan Anda dengan lutut.

Tangan ke atas dan ke bawah.

Menarik mereka sedikit.

Cepat berpindah tangan!

Kami tidak bosan hari ini.

(Satu lengan lurus ke atas, yang lain ke bawah, tersentak untuk berpindah tangan.)

Bertepuk Squat:

Bawah - kapas dan atas - kapas.

Kaki, tangan meregang,

Kami tahu pasti - itu akan bagus.

(Jongkok, bertepuk tangan di atas kepala.)

Kami berbalik - kami menoleh,

Meregangkan leher. Berhenti!

(Rotasi kepala ke kanan dan kiri.)

Dan di tempat kita berjalan

Kami mengangkat kaki lebih tinggi.

(Berjalan di tempat, mengangkat kaki tinggi-tinggi.)

Terbentang, terbentang

Ke atas dan ke samping, ke depan.

(Menghirup - lengan ke atas, ke samping, ke depan.)

Dan semua orang kembali ke meja -

Kita ada pelajaran lagi.

(Anak-anak duduk di meja mereka.)

Nelayan memperhatikan bahwa dalam 10 detik pelampung membuat 20 getaran pada gelombang, dan jarak antara gundukan gelombang yang berdekatan adalah 1,2 m. Berapa kecepatan rambat gelombang?

Di bawah kecepatan gelombang memahami kecepatan propagasi gangguan. Misalnya, pukulan ke ujung batang baja menyebabkan kompresi lokal di dalamnya, yang kemudian merambat di sepanjang batang dengan kecepatan sekitar 5 km/s.

Kecepatan gelombang ditentukan oleh sifat-sifat medium di mana gelombang ini merambat. Ketika gelombang berpindah dari satu medium ke medium lainnya, kecepatannya berubah.

panjang gelombang disebut jarak di mana gelombang merambat dalam waktu yang sama dengan periode osilasi di dalamnya.

Karena kecepatan gelombang adalah nilai konstan (untuk media tertentu), jarak yang ditempuh gelombang sama dengan produk kecepatan dan waktu rambatnya. Jadi, untuk menemukan panjang gelombang, perlu untuk mengalikan kecepatan gelombang dengan periode osilasi di dalamnya:

di mana v adalah kecepatan gelombang, T adalah periode osilasi dalam gelombang, λ (huruf Yunani lambda) adalah panjang gelombang.

Rumus tersebut menyatakan hubungan panjang gelombang dengan kecepatan dan periodenya. Mengingat periode osilasi dalam gelombang berbanding terbalik dengan frekuensi v, yaitu T= 1/ v, Anda bisa mendapatkan rumus yang menyatakan hubungan panjang gelombang dengan kecepatan dan frekuensinya:

,

di mana

Rumus yang dihasilkan menunjukkan bahwa kecepatan gelombang sama dengan produk panjang gelombang dan frekuensi osilasi di dalamnya.

panjang gelombang adalah periode spasial gelombang. Dalam grafik gelombang (gbr. di atas), panjang gelombang didefinisikan sebagai jarak antara dua titik terdekat dari harmonik gelombang perjalanan, yang berada dalam fase osilasi yang sama. Ini adalah, seolah-olah, foto-foto instan gelombang dalam media elastis yang berosilasi pada titik-titik waktu t dan t + t. Sumbu X bertepatan dengan arah rambat gelombang, perpindahan diplot pada sumbu y s partikel medium yang berosilasi.

Frekuensi osilasi dalam gelombang bertepatan dengan frekuensi osilasi sumber, karena osilasi partikel dalam medium dipaksa dan tidak bergantung pada sifat medium di mana gelombang merambat. Ketika gelombang berpindah dari satu medium ke medium lainnya, frekuensinya tidak berubah, hanya kecepatan dan panjang gelombang yang berubah.