Panjang gelombang dan kecepatan rambat gelombang. Panjang gelombang. Kecepatan gelombang. Persamaan gelombang berjalan harmonik. Karakteristik energi gelombang

Gelombang longitudinal adalah gelombang di mana osilasi partikel medium terjadi di sepanjang arah rambat proses gelombang.

Munculnya jenis gelombang tergantung pada sifat elastis medium tempat gelombang merambat.

Dalam benda di mana deformasi elastis kompresi, tegangan, dan geser dimungkinkan, gelombang longitudinal dan transversal dapat terjadi secara bersamaan - benda padat.

Dalam gas dan cairan - gelombang longitudinal, karena mereka tidak memiliki elastisitas geser.

II. Karakteristik gelombang. Persamaan gelombang.

Panjang gelombang - jarak antara titik terdekat gelombang, berosilasi dalam fase yang sama (l).

Periode gelombang adalah waktu satu getaran penuh dari titik-titik gelombang (T).

Frekuensi gelombang adalah kebalikan dari periode (ν).

Selama waktu t = T, gelombang merambat pada jarak yang sama dengan l.

Memperkenalkan konsep l dan T, kita dapat berbicara tentang kecepatan rambat gelombang.

Kecepatan perambatan gelombang tergantung pada media:

a) pada kepadatannya;

b) elastisitas.

di mana E adalah modulus Young;

G adalah modulus geser.

Untuk padatan E > G, maka Vpr > Vper.

Kecepatan propagasi tidak tergantung pada:

a) pada bentuk pulsa (yaitu bagaimana kompresi berubah seiring waktu);

b) pada jumlah kompresi.

Mari kita coba ungkapkan proses perambatan gelombang secara matematis. Sumber gelombang adalah sistem berosilasi. Partikel-partikel media yang berdekatan dengannya juga berosilasi.

Persamaan gelombang berjalan

Persamaan gelombang perjalanan menentukan perpindahan setiap titik dalam medium yang terletak pada jarak ℓ dari vibrator pada waktu tertentu.

Kami juga mencatat bahwa partikel medium tidak mengikuti gelombang, tetapi hanya berosilasi di sekitar posisi kesetimbangan. Kecepatan rambat gelombang adalah kecepatan rambat gangguan yang menyebabkan perpindahan partikel dari posisi kesetimbangan.

Untuk mencari kecepatan perpindahan dalam gelombang partikel media yang berosilasi, ambil turunan dari X dalam rumus (2):

itu. kecepatan partikel dalam gelombang berubah menurut hukum yang sama dengan perpindahan, tetapi bergeser dalam fasa sehubungan dengan perpindahan sebesar π/2.

Ketika perpindahan mencapai maksimum, kecepatan partikel berubah tanda, yaitu sesaat menghilang.

Demikian pula, seseorang dapat menemukan hukum perubahan percepatan partikel terhadap waktu:

Percepatan juga berubah sesuai dengan hukum perpindahan, tetapi diarahkan terhadap perpindahan, yaitu fase-bergeser relatif terhadap offset oleh p.

Grafik perpindahan, kecepatan dan percepatan partikel gelombang.

Selain gelombang longitudinal dan transversal yang merambat dalam media kontinu, ada jenis proses gelombang lainnya:

gelombang permukaan , muncul di antarmuka antara dua media dengan kepadatan berbeda.

gelombang energi

Kepadatan energi gelombang volumetrik dalam media elastis ( w), didefinisikan sebagai berikut:

dimana adalah energi mekanik total gelombang dalam volume. Dari (8.11) dapat disimpulkan bahwa kerapatan energi volume gelombang sinusoidal bidang

Jadi, wilayah ruang yang berpartisipasi dalam proses gelombang memiliki cadangan energi tambahan. Energi ini dihantarkan dari sumber osilasi ke berbagai titik dalam medium gelombang itu sendiri, oleh karena itu gelombang membawa energi.

Penambahan osilasi harmonik diarahkan sepanjang satu garis lurus.

Ini menyiratkan kesimpulan bahwa gerakan total adalah osilasi harmonik yang memiliki frekuensi siklik tertentu

Penambahan getaran yang saling tegak lurus. TIDAK BISA MENGURANGI. MAAF

Biarkan titik material secara bersamaan berpartisipasi dalam dua osilasi harmonik yang terjadi dengan periode yang sama T dalam dua arah yang saling tegak lurus. Sistem koordinat persegi panjang XOY dapat dikaitkan dengan arah ini dengan menempatkan titik asal pada posisi kesetimbangan titik. Mari kita nyatakan perpindahan titik C sepanjang sumbu OX dan OY, masing-masing, melalui x dan y. (Gambar 7.7)

Pertimbangkan beberapa kasus khusus.

A. Fase awal osilasi adalah sama. Mari kita pilih momen awal hitungan mundur sedemikian rupa sehingga fase awal kedua osilasi sama dengan nol. Kemudian perpindahan sepanjang sumbu OX dan OY dapat dinyatakan dengan persamaan:

Membagi persamaan ini suku demi suku, kita memperoleh persamaan untuk lintasan titik C:
atau

Akibatnya, sebagai akibat dari penambahan dua osilasi yang saling tegak lurus, titik C berosilasi di sepanjang garis lurus yang melewati titik asal (Gbr. 7.7).

B. Perbedaan fase awal sama dengan π Persamaan osilasi dalam hal ini berbentuk:

persamaan lintasan titik

(7.15)

Akibatnya, titik C berosilasi di sepanjang segmen garis lurus yang melewati titik asal, tetapi terletak di kuadran lain daripada di kasus pertama. Amplitudo A dari osilasi yang dihasilkan dalam kedua kasus tersebut sama dengan

B. Beda fase awal adalah .

Persamaan osilasi memiliki bentuk:

Bagi persamaan pertama dengan , persamaan kedua dengan :

Kami mengkuadratkan kedua persamaan dan menjumlahkannya. Kami memperoleh persamaan berikut untuk lintasan dari gerakan yang dihasilkan dari titik berosilasi

(7.16)

Titik berosilasi C bergerak sepanjang elips dengan semi-sumbu dan . Dengan amplitudo yang sama, lintasan gerak total akan menjadi lingkaran Dalam kasus umum, di , tetapi berlipat ganda, yaitu. , saat menambahkan osilasi yang saling tegak lurus, titik osilasi bergerak di sepanjang kurva yang disebut figur Lissajous. Konfigurasi kurva ini bergantung pada rasio amplitudo, fase awal, dan periode osilasi komponen.

Analisis dan sintesis spektral Analisis dan sintesis harmonik Analisis harmonik adalah perluasan fungsi f(t) yang diberikan pada suatu ruas menjadi deret Fourier atau dalam perhitungan koefisien Fourier ak dan bk menggunakan rumus (2) dan (3). Sintesis harmonik adalah produksi getaran bentuk kompleks dengan menjumlahkan komponen harmoniknya (harmonik) (Gambar 16). Analisis spektral klasik Spektrum ketergantungan waktu (dari fungsi) f(t) adalah totalitas komponen harmoniknya yang membentuk deret Fourier. Spektrum dapat dicirikan oleh beberapa ketergantungan Ak (spektrum amplitudo) dan  k (spektrum fase) pada frekuensi  k = k 1. Analisis spektral fungsi periodik terdiri dari menemukan amplitudo Аk dan fase  dari harmonik k (gelombang kosinus) dari deret Fourier (4). Tugas kebalikan dari analisis spektral disebut sintesis spektral (Gambar 17 merupakan kelanjutan dari Gambar 16). Analisis spektral numerik Analisis spektral numerik terdiri dari mencari koefisien a0, a1, ..., ak, b1, b2, ..., bk (atau A1, A2, ..., Ak,  1,  2, ...,  k ) untuk fungsi periodik y = f(t) yang didefinisikan pada segmen dengan pembacaan diskrit. Ini mengurangi untuk menghitung koefisien Fourier menggunakan rumus integrasi numerik untuk metode persegi panjang (7) (8) dimana  t = T/ N- langkah dimana absis berada y = f(t). Osilasi harmonik - osilasi kontinu dari bentuk sinusoidal, memiliki satu frekuensi tetap. Saat berinteraksi dengan suatu zat, setiap proses harmonik gelombang membangkitkan getarannya sendiri di dalam zat tersebut. Osilasi ini, yang tereksitasi secara sekunder dalam substansi, dicirikan oleh sekumpulan frekuensi yang merupakan kelipatan dari frekuensi fundamental yang diterima dari sensor (harmonik fundamental). Harmonik kedua memiliki frekuensi dua kali frekuensi dasar. Harmonik ketiga memiliki frekuensi 3 kali lebih besar, dan seterusnya. Setiap harmonik berikutnya memiliki amplitudo osilasi yang jauh lebih kecil daripada yang utama, tetapi teknologi modern memungkinkan untuk mengisolasinya, memperkuatnya, dan memperoleh informasi yang signifikan secara diagnostik darinya dalam bentuk citra-B harmonik. Apa keuntungan dari gambar-B yang harmonis? Gambar-B klasik selalu berisi artefak dalam jumlah besar. Terjadinya sebagian besar dari mereka disebabkan oleh lewatnya sinyal di sepanjang jalur pengirim ke objek yang diinginkan. Sinyal harmonik, di sisi lain, hanya bergerak dari kedalaman jaringan, tempat asalnya, ke sensor. Gambar harmonis dibangun, tanpa sebagian besar artefak jalur pancaran dari sensor ke objek. Ini terutama terlihat ketika gambar dibangun hanya berdasarkan sinyal harmonik kedua, tanpa menggunakan harmonik fundamental. Harmonik kedua sangat berguna dalam studi "sulit" untuk memvisualisasikan pasien. Untuk pengembangan umum: Beberapa tahun yang lalu, 3D dianggap sebagai estetika jangka panjang yang hampir tidak dibutuhkan oleh para profesional diagnostik ultrasound. Sekarang ini merupakan bagian integral tidak hanya dari penelitian ilmiah, tetapi juga diagnostik praktis. Semakin banyak, Anda dapat menemukan istilah seperti "operasi yang dipandu pencitraan 3D", atau "operasi terintegrasi komputer", atau "kolonoskopi virtual". Hambatan Hidraulik atau HIDRODINAMIKA adalah gaya yang muncul ketika benda bergerak dalam cairan atau gas yang tidak dapat dimampatkan, serta ketika cairan atau gas mengalir dalam suatu saluran. Kehilangan energi (penurunan head hidrolik) dapat diamati pada fluida yang bergerak tidak hanya pada bagian yang relatif panjang, tetapi juga pada bagian yang pendek. Dalam beberapa kasus, kehilangan tekanan didistribusikan (terkadang merata) di sepanjang pipa - ini adalah kehilangan linier; di tempat lain, mereka terkonsentrasi pada bagian yang sangat pendek, yang panjangnya dapat diabaikan, pada apa yang disebut hambatan hidrolik lokal: katup, semua jenis pembulatan, penyempitan, perluasan, dll. Singkatnya, di mana pun aliran mengalami deformasi . Sumber kerugian dalam semua kasus adalah viskositas fluida. Dari sudut pandang hidrodinamika, darah adalah cairan heterogen. Rumus Weisbach, yang menentukan kehilangan tekanan pada tahanan hidrolik, memiliki bentuk: Kehilangan tekanan pada tahanan hidrolik; adalah densitas cairan. Jika hambatan hidrolik adalah bagian pipa dengan panjang dan diameter , maka koefisien Darcy ditentukan sebagai berikut: di mana adalah koefisien kerugian gesekan sepanjang. Kemudian rumus Darcy berbentuk: atau untuk kehilangan tekanan: impedansi masukan Setiap perangkat listrik yang membutuhkan sinyal untuk beroperasi memiliki impedansi masukan. Sama seperti resistansi lainnya (khususnya resistansi di rangkaian DC), resistansi input perangkat adalah ukuran arus yang mengalir melalui rangkaian input ketika tegangan tertentu diterapkan ke input. Pengukuran resistansi masukan Tegangan input mudah diukur dengan osiloskop atau voltmeter AC. Namun, tidak mudah untuk mengukur arus input AC, terutama ketika resistansi inputnya tinggi. Cara paling cocok untuk mengukur resistansi input ditunjukkan pada gambar. 5.3. Resistor dengan resistansi yang diketahui R Ohm terhubung antara generator dan input dari rangkaian yang diteliti. Kemudian, menggunakan osiloskop atau voltmeter AC dengan input resistansi tinggi, tegangan diukur Vx dan v2, pada kedua sisi resistor R.

Parameter fisik suara

Kecepatan osilasi diukur dalam m/s atau cm/s. Dalam hal energi, sistem osilasi nyata dicirikan oleh perubahan energi karena pengeluaran sebagiannya untuk bekerja melawan gaya gesekan dan radiasi ke ruang sekitarnya. Dalam media elastis, osilasi secara bertahap meluruh. Untuk mengkarakterisasi osilasi teredam faktor redaman (S), pengurangan logaritmik (D) dan faktor kualitas (Q) digunakan.

Faktor redaman mencerminkan tingkat di mana amplitudo meluruh dari waktu ke waktu. Jika kita menunjukkan waktu di mana amplitudo berkurang sebesar е = 2,718 kali, melalui , maka:

Penurunan amplitudo dalam satu siklus ditandai dengan penurunan logaritmik. Penurunan logaritmik sama dengan rasio periode osilasi dengan waktu peluruhan:

Jika gaya periodik bekerja pada sistem osilasi dengan kerugian, maka getaran paksa , yang sifatnya sampai batas tertentu mengulangi perubahan gaya eksternal. Frekuensi osilasi paksa tidak bergantung pada parameter sistem osilasi.

Sifat media untuk menghantarkan energi akustik, termasuk energi ultrasonik, dicirikan oleh ketahanan akustik. impedansi akustik medium dinyatakan dengan rasio kerapatan suara dengan kecepatan volumetrik gelombang ultrasonik. Secara numerik, resistensi akustik spesifik dari medium (Z) ditemukan sebagai produk dari kerapatan medium () dengan kecepatan (c) perambatan gelombang ultrasonik di dalamnya.

Impedansi akustik spesifik diukur dalam pascal-kedua pada meter(Pa s/m)

Tekanan suara atau akustik dalam suatu media adalah perbedaan antara nilai tekanan sesaat pada titik tertentu di media dengan adanya getaran suara dan tekanan statis pada titik yang sama saat tidak ada. Dengan kata lain, tekanan suara adalah tekanan variabel dalam medium akibat getaran akustik. Nilai maksimum tekanan akustik variabel (amplitudo tekanan) dapat dihitung dari amplitudo osilasi partikel:

dimana P adalah tekanan akustik maksimum (tekanan amplitudo);

f - frekuensi;

c adalah kecepatan propagasi ultrasound;

· - kepadatan sedang;

· A adalah amplitudo osilasi partikel medium.

Pascal (Pa) digunakan untuk menyatakan tekanan bunyi dalam satuan SI Nilai amplitudo percepatan (a) diberikan oleh:

Jika gelombang ultrasonik yang berjalan bertabrakan dengan penghalang, ia tidak hanya mengalami tekanan variabel, tetapi juga tekanan konstan. Area penebalan dan penghalusan media yang muncul selama gelombang ultrasonik melewati perubahan tekanan tambahan pada media sehubungan dengan tekanan eksternal yang mengelilinginya.

Ultrasonografi - gelombang elastis frekuensi tinggi, yang dikhususkan untuk bagian khusus sains dan teknologi. Telinga manusia merasakan gelombang elastis yang merambat di medium dengan frekuensi hingga sekitar 16.000 osilasi per detik (Hz); getaran dengan frekuensi yang lebih tinggi mewakili ultrasound (di luar pendengaran). Biasanya, rentang ultrasonik dianggap sebagai pita frekuensi dari 20.000 hingga beberapa miliar hertz.

Penerapan USG

Aplikasi diagnostik ultrasound dalam kedokteran ( USG)

Artikel utama: Prosedur USG

Karena propagasi ultrasound yang baik di jaringan lunak manusia, relatif tidak berbahaya dibandingkan dengan sinar X dan kemudahan penggunaan dibandingkan dengan pencitraan resonansi magnetik USG banyak digunakan untuk memvisualisasikan keadaan organ dalam manusia, terutama pada rongga perut dan rongga panggul.

1. Gelombang mekanik, frekuensi gelombang. Gelombang longitudinal dan transversal.

2. Gelombang depan. Kecepatan dan panjang gelombang.

3. Persamaan gelombang bidang.

4. Sifat energi gelombang.

5. Beberapa jenis gelombang khusus.

6. Efek Doppler dan penggunaannya dalam pengobatan.

7. Anisotropi selama perambatan gelombang permukaan. Efek gelombang kejut pada jaringan biologis.

8. Konsep dan rumus dasar.

9. Tugas.

2.1. Gelombang mekanik, frekuensi gelombang. Gelombang longitudinal dan transversal

Jika di sembarang tempat media elastis (padat, cair atau gas) osilasi partikelnya tereksitasi, maka karena interaksi antar partikel, osilasi ini akan mulai merambat di media dari partikel ke partikel dengan kecepatan tertentu. ay.

Misalnya, jika benda yang berosilasi ditempatkan dalam media cair atau gas, maka gerakan osilasi benda tersebut akan diteruskan ke partikel media yang berdekatan dengannya. Mereka, pada gilirannya, melibatkan partikel tetangga dalam gerakan osilasi, dan seterusnya. Dalam hal ini, semua titik medium berosilasi dengan frekuensi yang sama, sama dengan frekuensi getaran benda. Frekuensi ini disebut frekuensi gelombang.

melambai adalah proses perambatan getaran mekanis dalam media elastis.

frekuensi gelombang disebut frekuensi osilasi titik-titik medium tempat gelombang merambat.

Gelombang dikaitkan dengan transfer energi getaran dari sumber getaran ke bagian periferal medium. Pada saat yang sama, di lingkungan ada

deformasi periodik yang dibawa oleh gelombang dari satu titik medium ke titik lainnya. Partikel-partikel medium itu sendiri tidak bergerak mengikuti gelombang, tetapi berosilasi di sekitar posisi kesetimbangannya. Oleh karena itu, perambatan gelombang tidak dibarengi dengan perpindahan materi.

Sesuai dengan frekuensinya, gelombang mekanik dibagi menjadi rentang yang berbeda, yang ditunjukkan pada Tabel. 2.1.

Tabel 2.1. Skala gelombang mekanik

Bergantung pada arah osilasi partikel dalam kaitannya dengan arah rambat gelombang, gelombang longitudinal dan transversal dibedakan.

Gelombang longitudinal- gelombang, selama perambatan partikel media berosilasi di sepanjang garis lurus yang sama di mana gelombang merambat. Dalam hal ini, area kompresi dan penghalusan bergantian dalam medium.

Gelombang mekanik longitudinal dapat terjadi dalam semua media (padat, cair dan gas).

gelombang transversal- gelombang, selama perambatan partikel berosilasi tegak lurus terhadap arah perambatan gelombang. Dalam hal ini, deformasi geser periodik terjadi pada medium.

Dalam cairan dan gas, gaya elastis muncul hanya selama kompresi dan tidak muncul selama geser, sehingga gelombang transversal tidak terbentuk di media ini. Pengecualian adalah gelombang pada permukaan cairan.

2.2. muka gelombang. Kecepatan dan panjang gelombang

Di alam, tidak ada proses yang merambat dengan kecepatan yang sangat tinggi, oleh karena itu, gangguan yang ditimbulkan oleh pengaruh eksternal pada satu titik di lingkungan akan mencapai titik lain tidak secara instan, tetapi setelah beberapa waktu. Dalam hal ini, medium dibagi menjadi dua wilayah: wilayah yang titik-titiknya sudah terlibat dalam gerak osilasi, dan wilayah yang titik-titiknya masih dalam kesetimbangan. Permukaan yang memisahkan daerah-daerah ini disebut muka gelombang.

Muka gelombang - lokus titik-titik di mana osilasi (gangguan medium) telah mencapai momen tertentu.

Saat gelombang merambat, bagian depannya bergerak dengan kecepatan tertentu, yang disebut kecepatan gelombang.

Kecepatan gelombang (v) adalah kecepatan gerak bagian depannya.

Kecepatan gelombang tergantung pada sifat-sifat medium dan jenis gelombang: gelombang transversal dan longitudinal dalam padatan merambat dengan kecepatan berbeda.

Kecepatan rambat semua jenis gelombang ditentukan dalam kondisi redaman gelombang lemah dengan ekspresi berikut:

di mana G adalah modulus elastisitas efektif, ρ adalah kerapatan medium.

Kecepatan gelombang dalam medium tidak boleh dikacaukan dengan kecepatan partikel medium yang terlibat dalam proses gelombang. Misalnya, ketika gelombang suara merambat di udara, kecepatan getaran rata-rata molekulnya sekitar 10 cm/detik, dan kecepatan gelombang suara dalam kondisi normal sekitar 330 m/detik.

Bentuk muka gelombang menentukan jenis geometri gelombang. Jenis gelombang paling sederhana atas dasar ini adalah datar dan bulat.

datar Gelombang disebut gelombang yang bagian depannya adalah bidang yang tegak lurus dengan arah rambat.

Gelombang bidang muncul, misalnya, dalam silinder piston tertutup dengan gas saat piston berosilasi.

Amplitudo gelombang bidang praktis tidak berubah. Sedikit penurunannya dengan jarak dari sumber gelombang dikaitkan dengan viskositas media cair atau gas.

bulat disebut gelombang yang bagian depannya berbentuk bola.

Seperti, misalnya, gelombang yang ditimbulkan dalam media cair atau gas oleh sumber bola yang berdenyut.

Amplitudo gelombang bola berkurang dengan jarak dari sumber berbanding terbalik dengan kuadrat jarak.

Untuk menggambarkan sejumlah fenomena gelombang, seperti interferensi dan difraksi, gunakan sifat khusus yang disebut panjang gelombang.

Panjang gelombang disebut jarak di mana bagian depannya bergerak dalam waktu yang sama dengan periode osilasi partikel medium:

Di Sini ay- kecepatan gelombang, T - periode osilasi, ν - frekuensi osilasi titik menengah, ω - frekuensi siklik.

Karena kecepatan rambat gelombang tergantung pada sifat-sifat medium, panjang gelombang λ ketika berpindah dari satu media ke media lain, itu berubah, sementara frekuensinya ν tetap sama.

Definisi panjang gelombang ini memiliki interpretasi geometris yang penting. Pertimbangkan Gambar. 2.1a, yang menunjukkan perpindahan titik-titik medium pada beberapa titik waktu. Posisi muka gelombang ditandai dengan titik A dan B.

Setelah waktu T sama dengan satu periode osilasi, muka gelombang akan bergerak. Posisinya ditunjukkan pada Gambar. 2.1, b poin A 1 dan B 1. Dapat dilihat dari gambar bahwa panjang gelombang λ sama dengan jarak antara titik-titik yang berdekatan yang berosilasi dalam fase yang sama, misalnya, jarak antara dua maksima atau minima yang berdekatan dari gangguan.

Beras. 2.1. Interpretasi geometris dari panjang gelombang

2.3. Persamaan gelombang bidang

Gelombang muncul sebagai akibat pengaruh eksternal periodik pada medium. Pertimbangkan distribusinya datar gelombang yang diciptakan oleh osilasi harmonik dari sumber:

dimana x dan - perpindahan sumber, A - amplitudo osilasi, ω - frekuensi osilasi melingkar.

Jika beberapa titik media dipindahkan dari sumber pada jarak s, dan kecepatan gelombang sama dengan v, maka gangguan yang diciptakan oleh sumber akan mencapai titik waktu ini τ = s/v. Oleh karena itu, fase osilasi pada titik yang ditinjau pada waktu t akan sama dengan fase osilasi sumber pada saat itu. (t - s/v), dan amplitudo osilasi praktis tidak akan berubah. Akibatnya, fluktuasi titik ini akan ditentukan oleh persamaan

Di sini kita menggunakan rumus frekuensi sirkular (ω = 2π/T) dan panjang gelombang (λ = ay T).

Mengganti ungkapan ini ke dalam rumus asli, kita dapatkan

Persamaan (2.2), yang menentukan perpindahan setiap titik medium pada waktu tertentu, disebut persamaan gelombang bidang. Argumen di cosinus adalah besarnya φ = ωt - 2 π s /λ - ditelepon fase gelombang.

2.4. Karakteristik energi gelombang

Media tempat gelombang merambat memiliki energi mekanik, yang terdiri dari energi gerak osilasi semua partikelnya. Energi satu partikel dengan massa m 0 ditemukan dengan rumus (1.21): E 0 = m 0 Α 2 w 2/2. Satuan volume medium berisi n = p/m 0 partikel (ρ adalah kerapatan medium). Oleh karena itu, satuan volume medium memiliki energi w р = nЕ 0 = ρ Α 2 w 2 /2.

Kepadatan energi massal(\¥ p) - energi gerak osilasi partikel media yang terkandung dalam satuan volumenya:

di mana ρ adalah kerapatan medium, A adalah amplitudo osilasi partikel, ω adalah frekuensi gelombang.

Saat gelombang merambat, energi yang diberikan oleh sumber ditransfer ke daerah yang jauh.

Untuk deskripsi kuantitatif dari transfer energi, kuantitas berikut diperkenalkan.

Aliran energi(Ф) - nilai yang sama dengan energi yang dibawa oleh gelombang melalui permukaan tertentu per satuan waktu:

Intensitas gelombang atau kerapatan fluks energi (I) - nilai yang sama dengan fluks energi yang dibawa oleh gelombang melalui area tunggal yang tegak lurus terhadap arah rambat gelombang:

Dapat ditunjukkan bahwa intensitas gelombang sama dengan hasil kali kecepatan rambatnya dan densitas energi volume

2.5. Beberapa varietas khusus

ombak

1. gelombang kejut. Ketika gelombang suara merambat, kecepatan osilasi partikel tidak melebihi beberapa cm/s, yaitu itu ratusan kali lebih kecil dari kecepatan gelombang. Di bawah gangguan yang kuat (ledakan, pergerakan benda dengan kecepatan supersonik, pelepasan listrik yang kuat), kecepatan partikel media yang berosilasi dapat menjadi sebanding dengan kecepatan suara. Ini menciptakan efek yang disebut gelombang kejut.

Selama ledakan, produk berkepadatan tinggi yang dipanaskan hingga suhu tinggi mengembang dan memampatkan lapisan tipis udara ambien.

gelombang kejut - daerah transisi tipis yang merambat dengan kecepatan supersonik, di mana terjadi peningkatan mendadak dalam tekanan, densitas, dan kecepatan materi.

Gelombang kejut dapat memiliki energi yang signifikan. Jadi, dalam ledakan nuklir, sekitar 50% dari total energi ledakan dihabiskan untuk pembentukan gelombang kejut di lingkungan. Gelombang kejut yang mencapai objek mampu menyebabkan kehancuran.

2. gelombang permukaan. Seiring dengan gelombang tubuh dalam media kontinu dengan adanya batas yang diperpanjang, mungkin ada gelombang yang terlokalisasi di dekat batas, yang berperan sebagai pandu gelombang. Seperti, khususnya, gelombang permukaan dalam media cair dan elastis, yang ditemukan oleh fisikawan Inggris W. Strett (Lord Rayleigh) pada tahun 90-an abad ke-19. Dalam kasus ideal, gelombang Rayleigh merambat sepanjang batas setengah ruang, meluruh secara eksponensial ke arah transversal. Akibatnya, gelombang permukaan melokalisasi energi gangguan yang tercipta di permukaan dalam lapisan dekat permukaan yang relatif sempit.

gelombang permukaan - gelombang yang merambat sepanjang permukaan bebas benda atau sepanjang batas benda dengan media lain dan meluruh dengan cepat dengan jarak dari batas.

Contoh gelombang tersebut adalah gelombang di kerak bumi (gelombang seismik). Kedalaman penetrasi gelombang permukaan adalah beberapa panjang gelombang. Pada kedalaman yang sama dengan panjang gelombang λ, densitas energi volumetrik gelombang kira-kira 0,05 dari densitas volumetriknya di permukaan. Amplitudo perpindahan dengan cepat berkurang dengan jarak dari permukaan dan praktis menghilang pada kedalaman beberapa panjang gelombang.

3. Gelombang eksitasi pada media aktif.

Lingkungan yang aktif, atau aktif, adalah lingkungan berkelanjutan yang terdiri dari sejumlah besar elemen, yang masing-masing memiliki cadangan energi.

Selain itu, setiap elemen dapat berada dalam salah satu dari tiga keadaan: 1 - eksitasi, 2 - refraktori (tidak dapat dirangsang untuk waktu tertentu setelah eksitasi), 3 - istirahat. Elemen dapat menjadi eksitasi hanya dari keadaan istirahat. Gelombang eksitasi dalam media aktif disebut gelombang otomatis. Gelombang otomatis - ini adalah gelombang mandiri dalam media aktif, menjaga karakteristiknya tetap konstan karena sumber energi didistribusikan di media.

Karakteristik gelombang otomatis - periode, panjang gelombang, kecepatan rambat, amplitudo, dan bentuk - dalam kondisi mapan hanya bergantung pada sifat lokal media dan tidak bergantung pada kondisi awal. Di meja. 2.2 menunjukkan persamaan dan perbedaan antara gelombang otomatis dan gelombang mekanik biasa.

Gelombang otomatis dapat dibandingkan dengan penyebaran api di padang rumput. Nyala api menyebar ke area dengan cadangan energi terdistribusi (rumput kering). Setiap elemen berikutnya (bilah rumput kering) dinyalakan dari yang sebelumnya. Dan dengan demikian bagian depan gelombang eksitasi (nyala api) merambat melalui media aktif (rumput kering). Saat dua api bertemu, nyala api menghilang, karena cadangan energi habis - semua rumput habis terbakar.

Deskripsi proses perambatan gelombang otomatis dalam media aktif digunakan dalam studi perambatan potensial aksi di sepanjang serat saraf dan otot.

Tabel 2.2. Perbandingan gelombang otomatis dan gelombang mekanik biasa

2.6. efek Doppler dan penggunaannya dalam pengobatan

Christian Doppler (1803-1853) - fisikawan Austria, matematikawan, astronom, direktur institut fisika pertama di dunia.

efek Doppler terdiri dari perubahan frekuensi osilasi yang dirasakan oleh pengamat, karena gerak relatif sumber osilasi dan pengamat.

Efeknya diamati pada akustik dan optik.

Kami memperoleh rumus yang menjelaskan efek Doppler untuk kasus ketika sumber dan penerima gelombang bergerak relatif terhadap media sepanjang satu garis lurus dengan kecepatan masing-masing v I dan v P. Sumber melakukan osilasi harmonik dengan frekuensi ν 0 relatif terhadap posisi kesetimbangannya. Gelombang yang diciptakan oleh osilasi ini merambat di medium dengan kecepatan ay. Mari kita cari tahu frekuensi osilasi apa yang akan diperbaiki dalam kasus ini penerima.

Gangguan yang diciptakan oleh osilasi sumber merambat di medium dan mencapai penerima. Pertimbangkan satu osilasi lengkap dari sumber, yang dimulai pada waktu t 1 = 0

dan berakhir pada saat t 2 = T 0 (T 0 adalah sumber periode osilasi). Gangguan medium yang tercipta pada saat-saat ini mencapai penerima masing-masing pada saat t" 1 dan t" 2. Dalam hal ini, penerima menangkap osilasi dengan periode dan frekuensi:

Carilah momen t" 1 dan t" 2 untuk kasus ketika sumber dan penerima bergerak menuju satu sama lain, dan jarak awal antara keduanya sama dengan S. Pada saat t 2 \u003d T 0, jarak ini akan menjadi sama dengan S - (v I + v P) T 0, (Gbr. 2.2).

Beras. 2.2. Saling posisi sumber dan penerima pada saat t 1 dan t 2

Rumus ini berlaku untuk kasus ketika kecepatan v dan dan v p diarahkan menuju satu sama lain. Secara umum, saat bergerak

sumber dan penerima sepanjang satu garis lurus, rumus untuk efek Doppler berbentuk

Untuk sumber, kecepatan v Dan diambil dengan tanda “+” jika bergerak ke arah penerima, dan dengan tanda “-” sebaliknya. Untuk penerima - sama (Gbr. 2.3).

Beras. 2.3. Pilihan tanda untuk kecepatan sumber dan penerima gelombang

Pertimbangkan satu kasus penggunaan efek Doppler dalam pengobatan. Biarkan generator ultrasound digabungkan dengan penerima dalam bentuk beberapa sistem teknis yang relatif stasioner terhadap media. Generator memancarkan ultrasound yang memiliki frekuensi ν 0 , yang merambat dalam medium dengan kecepatan v. Menuju sistem dengan kecepatan v t menggerakkan suatu benda. Pertama, sistem melakukan peran sumber (v DAN= 0), dan tubuh adalah peran penerima (vTl= vT). Kemudian gelombang dipantulkan dari objek dan diperbaiki oleh perangkat penerima tetap. Dalam hal ini, v DAN = vT, dan v p \u003d 0.

Menerapkan rumus (2.7) dua kali, kami memperoleh rumus untuk frekuensi yang ditetapkan oleh sistem setelah pantulan sinyal yang dipancarkan:

Pada mendekati objek ke frekuensi sensor dari sinyal yang dipantulkan meningkat dan di penghapusan - berkurang.

Dengan mengukur pergeseran frekuensi Doppler, dari rumus (2.8) kita dapat menemukan kecepatan benda pemantul:

Tanda "+" sesuai dengan gerakan tubuh menuju emitor.

Efek Doppler digunakan untuk mengetahui kecepatan aliran darah, kecepatan pergerakan katup dan dinding jantung (ekokardiografi Doppler) dan organ lainnya. Diagram pengaturan yang sesuai untuk mengukur kecepatan darah ditunjukkan pada Gambar. 2.4.

Beras. 2.4. Skema instalasi untuk mengukur kecepatan darah: 1 - sumber ultrasound, 2 - penerima ultrasound

Perangkat ini terdiri dari dua piezocrystals, salah satunya digunakan untuk menghasilkan getaran ultrasonik (membalikkan efek piezoelektrik), dan yang kedua - untuk menerima ultrasound (efek piezoelektrik langsung) yang disebarkan oleh darah.

Contoh. Tentukan kecepatan aliran darah di arteri, jika counter refleksi USG (ν 0 = 100 kHz = 100.000 Hz, ay \u003d 1500 m / s) terjadi pergeseran frekuensi Doppler dari eritrosit ν D = 40 Hz.

Larutan. Dengan rumus (2.9) kami menemukan:

v 0 = v D v /2v0 = 40x 1500/(2x 100.000) = 0,3 m/s.

2.7. Anisotropi selama perambatan gelombang permukaan. Efek gelombang kejut pada jaringan biologis

1. Anisotropi propagasi gelombang permukaan. Saat mempelajari sifat mekanik kulit menggunakan gelombang permukaan pada frekuensi 5-6 kHz (jangan bingung dengan ultrasound), anisotropi akustik pada kulit terwujud. Ini dinyatakan dalam fakta bahwa kecepatan rambat gelombang permukaan dalam arah yang saling tegak lurus - sepanjang sumbu vertikal (Y) dan horizontal (X) benda - berbeda.

Untuk mengukur tingkat keparahan anisotropi akustik, koefisien anisotropi mekanik digunakan, yang dihitung dengan rumus:

di mana v y- kecepatan sepanjang sumbu vertikal, v x- sepanjang sumbu horizontal.

Koefisien anisotropi diambil sebagai positif (K+) jika v y> v x pada v y < v x koefisien diambil sebagai negatif (K -). Nilai numerik kecepatan gelombang permukaan di kulit dan tingkat anisotropi adalah kriteria objektif untuk menilai berbagai efek, termasuk pada kulit.

2. Aksi gelombang kejut pada jaringan biologis. Dalam banyak kasus dampak pada jaringan biologis (organ), perlu diperhitungkan gelombang kejut yang dihasilkan.

Jadi, misalnya, gelombang kejut terjadi saat benda tumpul mengenai kepala. Oleh karena itu, saat mendesain helm pelindung, perhatian diberikan untuk meredam gelombang kejut dan melindungi bagian belakang kepala dari benturan frontal. Tujuan ini dilayani oleh pita bagian dalam helm, yang sekilas tampaknya hanya diperlukan untuk ventilasi.

Gelombang kejut muncul di jaringan saat terkena radiasi laser intensitas tinggi. Seringkali setelah itu, perubahan cicatricial (atau lainnya) mulai berkembang di kulit. Inilah yang terjadi, misalnya, dalam prosedur kosmetik. Oleh karena itu, untuk mengurangi efek berbahaya dari gelombang kejut, dosis paparan perlu dihitung sebelumnya, dengan mempertimbangkan sifat fisik radiasi dan kulit itu sendiri.

Beras. 2.5. Perambatan Gelombang Kejut Radial

Gelombang kejut digunakan dalam terapi gelombang kejut radial. Pada ara. 2.5 menunjukkan perambatan gelombang kejut radial dari aplikator.

Gelombang seperti itu dibuat di perangkat yang dilengkapi dengan kompresor khusus. Gelombang kejut radial dihasilkan secara pneumatik. Piston, yang terletak di manipulator, bergerak dengan kecepatan tinggi di bawah pengaruh pulsa terkontrol dari udara terkompresi. Saat piston mengenai aplikator yang dipasang di manipulator, energi kinetiknya diubah menjadi energi mekanik area tubuh yang terkena. Pada saat yang sama, gel kontak digunakan untuk mengurangi kerugian selama transmisi gelombang di celah udara yang terletak antara aplikator dan kulit, dan untuk memastikan konduktivitas gelombang kejut yang baik. Mode operasi normal: frekuensi 6-10 Hz, tekanan operasi 250 kPa, jumlah pulsa per sesi - hingga 2000.

1. Di kapal, sirene dihidupkan, memberi sinyal dalam kabut, dan setelah t = 6,6 s terdengar gema. Berapa jarak permukaan reflektif? kecepatan suara di udara ay= 330 m/s.

Larutan

Dalam waktu t, bunyi menempuh jalur 2S: 2S = vt →S = vt/2 = 1090 m. Menjawab: S = 1090 m.

2. Berapa ukuran minimum objek yang dapat ditemukan kelelawar dengan sensornya, yang memiliki frekuensi 100.000 Hz? Berapa ukuran minimum objek yang dapat dideteksi oleh lumba-lumba menggunakan frekuensi 100.000 Hz?

Larutan

Dimensi minimum suatu objek sama dengan panjang gelombang:

λ1\u003d 330 m / s / 10 5 Hz \u003d 3,3 mm. Ini kira-kira seukuran serangga yang dimakan kelelawar;

λ2\u003d 1500 m / s / 10 5 Hz \u003d 1,5 cm Lumba-lumba dapat mendeteksi ikan kecil.

Menjawab:λ1= 3,3 mm; λ2= 1,5 cm.

3. Pertama, seseorang melihat kilatan petir, dan setelah 8 detik setelah itu dia mendengar petir. Pada jarak berapa kilat menyambar darinya?

Larutan

S \u003d v bintang t \u003d 330 x 8 = 2640 m. Menjawab: 2640 m

4. Dua gelombang suara memiliki karakteristik yang sama, kecuali yang satu memiliki dua kali panjang gelombang yang lain. Mana yang membawa energi paling banyak? Berapa kali?

Larutan

Intensitas gelombang berbanding lurus dengan kuadrat frekuensi (2.6) dan berbanding terbalik dengan kuadrat panjang gelombang (ω = 2πv/λ ). Menjawab: satu dengan panjang gelombang lebih pendek; 4 kali.

5. Suatu gelombang bunyi dengan frekuensi 262 Hz merambat di udara dengan kecepatan 345 m/s. a) Berapakah panjang gelombangnya? b) Berapa lama waktu yang diperlukan untuk fase pada titik tertentu di ruang berubah sebesar 90°? c) Berapa beda fasa (dalam derajat) antara titik-titik yang berjarak 6,4 cm?

Larutan

sebuah) λ =v /ν = 345/262 = 1,32 m;

di) Δφ = 360°s/λ= 360 x 0,064/1,32 = 17,5°. Menjawab: sebuah) λ = 1,32 m; b) t = T/4; di) Δφ = 17,5°.

6. Perkirakan batas atas (frekuensi) ultrasound di udara jika kecepatan perambatannya diketahui ay= 330 m/s. Asumsikan bahwa molekul udara memiliki ukuran urutan d = 10 -10 m.

Larutan

Di udara, gelombang mekanik bersifat longitudinal dan panjang gelombang sesuai dengan jarak antara dua konsentrasi terdekat (atau pelepasan) molekul. Karena jarak antar gumpalan sama sekali tidak boleh kurang dari ukuran molekul, maka kasus pembatas yang jelas harus dipertimbangkan d = λ. Dari pertimbangan tersebut, kami memiliki ν =v /λ = 3,3x 10 12 Hz. Menjawab:ν = 3,3x 10 12 Hz.

7. Dua mobil bergerak saling mendekat dengan kecepatan v 1 = 20 m/s dan v 2 = 10 m/s. Mesin pertama memberi sinyal dengan frekuensi ν 0 = 800 Hz. Kecepatan suara ay= 340 m/s. Berapa frekuensi yang akan didengar oleh pengemudi mobil kedua: a) sebelum mobil bertemu; b) setelah pertemuan mobil?

8. Saat kereta lewat, Anda mendengar bagaimana frekuensi peluitnya berubah dari ν 1 = 1000 Hz (saat mendekat) menjadi ν 2 = 800 Hz (saat kereta bergerak menjauh). Berapakah kecepatan kereta tersebut?

Larutan

Masalah ini berbeda dari yang sebelumnya karena kita tidak mengetahui kecepatan sumber suara - kereta api - dan frekuensi sinyalnya ν 0 tidak diketahui. Oleh karena itu, sistem persamaan dengan dua yang tidak diketahui diperoleh:

Larutan

Membiarkan ay adalah kecepatan angin, dan bertiup dari orang (penerima) ke sumber suara. Sehubungan dengan tanah, mereka tidak bergerak, dan relatif terhadap udara, keduanya bergerak ke kanan dengan kecepatan u.

Dengan rumus (2.7) kita memperoleh frekuensi bunyi. dirasakan oleh manusia. Dia tidak berubah:

Menjawab: frekuensi tidak akan berubah.

>> Fisika: Kecepatan dan panjang gelombang

Setiap gelombang merambat dengan kecepatan tertentu. Dibawah 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/detik.

Kecepatan gelombang ditentukan oleh sifat-sifat media di mana gelombang ini 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.

Arah penyebaran perang

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

Dengan memilih arah perambatan gelombang untuk arah sumbu x dan menunjukkan koordinat partikel yang berosilasi dalam gelombang dengan y, kita dapat membuat grafik gelombang. Grafik gelombang sinus (untuk waktu tetap t) ditunjukkan pada Gambar 45.

Jarak antara puncak (atau palung) yang berdekatan pada grafik ini sama dengan panjang gelombang.

Rumus (22.1) mengungkapkan hubungan panjang gelombang dengan kecepatan dan periodenya. Mengingat periode osilasi dalam gelombang berbanding terbalik dengan frekuensi, yaitu T=1/ ay, Anda bisa mendapatkan rumus yang menyatakan hubungan panjang gelombang dengan kecepatan dan frekuensinya:

Formula yang dihasilkan menunjukkan hal itu kecepatan gelombang sama dengan produk dari panjang gelombang dan frekuensi osilasi di dalamnya.

Frekuensi osilasi dalam gelombang bertepatan dengan frekuensi osilasi sumber (karena osilasi partikel medium dipaksakan) dan tidak bergantung pada sifat-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 ritmis 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 gelombang lebih panjang?

S.V. Gromov, N.A. Ibu Pertiwi, Fisika Kelas 8

Dikirim oleh pembaca dari situs Internet

Daftar lengkap topik per kelas, tes fisika gratis, rencana kalender sesuai dengan kurikulum sekolah fisika, kursus dan tugas dari fisika untuk kelas 8, perpustakaan abstrak, pekerjaan rumah siap pakai

Konten pelajaran ringkasan pelajaran mendukung bingkai presentasi pelajaran metode akseleratif teknologi interaktif Praktik tugas dan latihan pemeriksaan diri lokakarya, pelatihan, kasus, pencarian pekerjaan rumah pertanyaan diskusi pertanyaan retoris dari siswa Ilustrasi audio, klip video dan multimedia foto, gambar grafik, tabel, skema humor, anekdot, lelucon, komik perumpamaan, ucapan, teka-teki silang, kutipan Pengaya abstrak artikel chip untuk lembar contekan yang ingin tahu buku teks dasar dan daftar istilah tambahan lainnya Menyempurnakan buku pelajaran dan pelajaranmengoreksi kesalahan dalam buku teks memperbarui sebuah fragmen dalam elemen buku teks inovasi dalam pelajaran menggantikan pengetahuan usang dengan yang baru Hanya untuk guru pelajaran yang sempurna rencana kalender untuk tahun rekomendasi metodologis dari program diskusi Pelajaran Terintegrasi

Selama pelajaran, Anda akan dapat mempelajari topik “Panjang gelombang. Kecepatan perambatan gelombang. Dalam pelajaran ini, Anda akan belajar tentang karakteristik khusus gelombang. Pertama-tama, Anda akan belajar apa itu panjang gelombang. Kita akan melihat definisinya, bagaimana ia diberi label dan diukur. Kemudian kita juga akan melihat kecepatan rambat gelombang secara detail.

Untuk memulainya, mari kita ingat itu gelombang mekanik adalah osilasi yang merambat dari waktu ke waktu dalam media elastis. Karena ini adalah osilasi, gelombang akan memiliki semua karakteristik yang sesuai dengan osilasi: amplitudo, periode osilasi, dan frekuensi.

Selain itu, ombak memiliki ciri khas tersendiri. Salah satu ciri tersebut adalah panjang gelombang. Panjang gelombang dilambangkan dengan huruf Yunani (lambda, atau mereka mengatakan "lambda") dan diukur dalam meter. Kami mencantumkan karakteristik gelombang:

Apa itu panjang gelombang?

Panjang gelombang - ini adalah jarak terkecil antara partikel yang berosilasi dengan fase yang sama.

Beras. 1. Panjang gelombang, amplitudo gelombang

Lebih sulit untuk membicarakan panjang gelombang dalam gelombang longitudinal, karena jauh lebih sulit untuk mengamati partikel yang membuat getaran yang sama di sana. Tapi ada juga yang menjadi ciri khas panjang gelombang, yang menentukan jarak antara dua partikel yang melakukan osilasi yang sama, osilasi dengan fase yang sama.

Juga, panjang gelombang dapat disebut jarak yang ditempuh gelombang dalam satu periode osilasi partikel (Gbr. 2).

Beras. 2. Panjang gelombang

Ciri selanjutnya adalah kecepatan rambat gelombang (atau singkatnya kecepatan gelombang). Kecepatan gelombang Ini dilambangkan dengan cara yang sama seperti kecepatan lainnya dengan huruf dan diukur. Bagaimana menjelaskan dengan jelas berapa kecepatan gelombang? Cara termudah untuk melakukannya adalah dengan gelombang transversal sebagai contoh.

gelombang melintang adalah gelombang di mana perturbasi berorientasi tegak lurus terhadap arah rambatnya (Gbr. 3).

Beras. 3. Gelombang geser

Bayangkan seekor burung camar terbang di atas puncak gelombang. Kecepatan terbangnya di atas puncak akan menjadi kecepatan gelombang itu sendiri (Gbr. 4).

Beras. 4. Untuk penentuan kecepatan gelombang

Kecepatan gelombang tergantung pada berapa kerapatan mediumnya, berapa gaya interaksi antara partikel-partikel medium ini. Mari kita tuliskan hubungan antara kecepatan gelombang, panjang gelombang dan periode gelombang: .

Kecepatan dapat didefinisikan sebagai rasio panjang gelombang, jarak yang ditempuh gelombang dalam satu periode, dengan periode osilasi partikel media tempat gelombang merambat. Selain itu, ingatlah bahwa periode terkait dengan frekuensi sebagai berikut:

Kemudian kita mendapatkan hubungan yang menghubungkan kecepatan, panjang gelombang, dan frekuensi osilasi: .

Kita tahu bahwa gelombang muncul sebagai akibat dari aksi kekuatan eksternal. Penting untuk dicatat bahwa ketika gelombang berpindah dari satu medium ke medium lainnya, karakteristiknya berubah: kecepatan gelombang, panjang gelombang. Tetapi frekuensi osilasi tetap sama.

Bibliografi

1. Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Fisika: buku referensi dengan contoh pemecahan masalah. - redistribusi edisi ke-2. - X .: Vesta: penerbit "Ranok", 2005. - 464 hal.
2. Peryshkin A.V., Gutnik EM, Fisika. Kelas 9: buku teks untuk pendidikan umum. institusi / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - edisi ke-14, stereotip. - M.: Bustard, 2009. - 300 hal.

1. Portal internet "eduspb" ()
2. Portal internet "eduspb" ()
3. Portal internet "class-fizika.narod.ru" ()

Pekerjaan rumah

Selama pelajaran, Anda akan dapat mempelajari topik “Panjang gelombang. Kecepatan perambatan gelombang. Dalam pelajaran ini, Anda akan belajar tentang karakteristik khusus gelombang. Pertama-tama, Anda akan belajar apa itu panjang gelombang. Kita akan melihat definisinya, bagaimana ia diberi label dan diukur. Kemudian kita juga akan melihat kecepatan rambat gelombang secara detail.

Untuk memulainya, mari kita ingat itu gelombang mekanik adalah osilasi yang merambat dari waktu ke waktu dalam media elastis. Karena ini adalah osilasi, gelombang akan memiliki semua karakteristik yang sesuai dengan osilasi: amplitudo, periode osilasi, dan frekuensi.

Selain itu, ombak memiliki ciri khas tersendiri. Salah satu ciri tersebut adalah panjang gelombang. Panjang gelombang dilambangkan dengan huruf Yunani (lambda, atau mereka mengatakan "lambda") dan diukur dalam meter. Kami mencantumkan karakteristik gelombang:

Apa itu panjang gelombang?

Panjang gelombang - ini adalah jarak terkecil antara partikel yang berosilasi dengan fase yang sama.

Beras. 1. Panjang gelombang, amplitudo gelombang

Lebih sulit untuk membicarakan panjang gelombang dalam gelombang longitudinal, karena jauh lebih sulit untuk mengamati partikel yang membuat getaran yang sama di sana. Tapi ada juga yang menjadi ciri khas panjang gelombang, yang menentukan jarak antara dua partikel yang melakukan osilasi yang sama, osilasi dengan fase yang sama.

Juga, panjang gelombang dapat disebut jarak yang ditempuh gelombang dalam satu periode osilasi partikel (Gbr. 2).

Beras. 2. Panjang gelombang

Ciri selanjutnya adalah kecepatan rambat gelombang (atau singkatnya kecepatan gelombang). Kecepatan gelombang Ini dilambangkan dengan cara yang sama seperti kecepatan lainnya dengan huruf dan diukur. Bagaimana menjelaskan dengan jelas berapa kecepatan gelombang? Cara termudah untuk melakukannya adalah dengan gelombang transversal sebagai contoh.

gelombang melintang adalah gelombang di mana perturbasi berorientasi tegak lurus terhadap arah rambatnya (Gbr. 3).

Beras. 3. Gelombang geser

Bayangkan seekor burung camar terbang di atas puncak gelombang. Kecepatan terbangnya di atas puncak akan menjadi kecepatan gelombang itu sendiri (Gbr. 4).

Beras. 4. Untuk penentuan kecepatan gelombang

Kecepatan gelombang tergantung pada berapa kerapatan mediumnya, berapa gaya interaksi antara partikel-partikel medium ini. Mari kita tuliskan hubungan antara kecepatan gelombang, panjang gelombang dan periode gelombang: .

Kecepatan dapat didefinisikan sebagai rasio panjang gelombang, jarak yang ditempuh gelombang dalam satu periode, dengan periode osilasi partikel media tempat gelombang merambat. Selain itu, ingatlah bahwa periode terkait dengan frekuensi sebagai berikut:

Kemudian kita mendapatkan hubungan yang menghubungkan kecepatan, panjang gelombang, dan frekuensi osilasi: .

Kita tahu bahwa gelombang muncul sebagai akibat dari aksi kekuatan eksternal. Penting untuk dicatat bahwa ketika gelombang berpindah dari satu medium ke medium lainnya, karakteristiknya berubah: kecepatan gelombang, panjang gelombang. Tetapi frekuensi osilasi tetap sama.

Bibliografi

1. Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Fisika: buku referensi dengan contoh pemecahan masalah. - redistribusi edisi ke-2. - X .: Vesta: penerbit "Ranok", 2005. - 464 hal.
2. Peryshkin A.V., Gutnik EM, Fisika. Kelas 9: buku teks untuk pendidikan umum. institusi / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - edisi ke-14, stereotip. - M.: Bustard, 2009. - 300 hal.

1. Portal internet "eduspb" ()
2. Portal internet "eduspb" ()
3. Portal internet "class-fizika.narod.ru" ()

Pekerjaan rumah