V-kosmose.com

Скорость волны в струне

Физика > Скорость волны в струне

 

Какой будет скорость волны струны. Читайте про особенности вибрации и колебания струны, что такое поперечная волна, характеристики и свойства волн, формула.

Скорость волны в струне можно найти, если умножить длину волны на частоту или разделить длину на период.

Задача обучения

  • Определить скорость волны в струне.

Основные пункты

  • Разновидностью волны в струне выступает поперечная. В ней направление перпендикулярно стороне колебаний.
  • Период волны пропорционален частоте: T = 1/f.
  • Скорость выступает пропорциональной длине волны и периоду: v = λ/T.
  • Уравнение можно упростить, если применить соотношение частоты и периода: v = λf.

Термины

  • Поперечная волна – любая волна, где направление возмущения выступает перпендикулярным стороне перемещения.
  • Колебаться – раскачиваться вперед и назад с регулярным ритмом.

Пример

Вычислите скорость волны на струне при частоте в 10 Гц и длине – 0.25 м.

Решение:

v = λf

v = 10 Гц х 0.25 м = 2.5 м/с.

При рассмотрении волн следует использовать струну для визуального наблюдения физических характеристик. Представьте, что держите струну за один конец, второй прикреплен к стабильной поверхности, а сама струна натянута. Если начнете двигать рукой верх и вниз, то сформируется поперечная волна. В ней движение частичек среды выступает перпендикулярным стороне волнового распространения. На нижнем рисунке видно, что среда представлена канатом. Волна транспортировалась из одного конца в другой, а веревка смещалась вверх и вниз.

В случае с поперечным типом, частички перемещаются в перпендикулярном направлении по отношению к волне

Волновые характеристики

У поперечных волн наблюдаются пики и впадины. Пик – гребень (верхняя точка), а впадина – углубление (нижняя точка). Амплитуда выступает максимальным смещением частички от позиции баланса. Длина передается буквой λ и вычисляется в метрах (отображает дистанцию между пиками или впадинами). Период (Т) – время, необходимое для прохождения двух пиков или длины волны через фиксированную точку. Частота – количество длин волн, проходящих сквозь указанную точку за секунду (f = 1/T).

Пики – верхние точки волн, впадины – самые низкие

Скорость волны в струне

Скорость волны при колебании струны вычисляют при делении дистанции на время, потраченное на прохождение. В случае с волнами это деление длины на период: v = λ/T. Можно использовать схему для конкретной ситуации:

v = λ/T

v = λ 1/T

v = λf

Скорость волны на вибрационной струне

Очень часто встречаются случаи вибрирования волн, например, в музыкальных инструментах. Тогда частота будет описывать высоту тона (ноту). Скорость волны здесь пропорциональна квадратному корню напряжения на струне и обратно пропорциональна корню линейной плотности струны: 


Раздел Физика

Введение
Закон Гука
Периодическое движение
Демпфированные и управляемые колебания
Волны
Поведение и взаимодействие волн
Волны на струнах