Gelombang longitudinal, perbedaan, contoh

Itu Gelombang longitudinal Mereka bermanifestasi dalam cara material di mana partikel -partikel berosilasi sejajar dengan arah di mana gelombang bergerak. seperti yang akan dihargai dalam gambar berikut. Ini adalah karakteristiknya yang khas.

Gelombang suara, gelombang tertentu yang muncul selama gempa bumi dan yang terjadi di a Slinky Atau musim semi saat impuls kecil diberikan ke arah porosnya yang sama, mereka adalah contoh yang baik dari gelombang semacam ini.

Gambar 1. Suara adalah gelombang longitudinal yang menghasilkan kompresi dan ekspansi berturut -turut di udara. Sumber: Wikimedia Commons. Pluke [CC0]

Suara terjadi ketika suatu objek dibuat bergetar (seperti fingerboard pada gambar, alat musik atau hanya string vokal) dalam medium yang mampu mentransmisikan gangguan dengan getaran molekulnya. Udara adalah cara yang memadai, tetapi juga cairan dan padatan.

Gangguan berulang kali memodifikasi tekanan dan kepadatan medium. Dengan cara ini gelombang menghasilkan kompresi dan ekspansi (langka) dalam molekul medium, karena energi digantikan pada kecepatan tertentu v.

Perubahan tekanan ini dirasakan oleh telinga melalui getaran di gendang telinga, bahwa jaringan saraf bertanggung jawab untuk mengubah arus listrik kecil. Setelah mencapai otak, dia menafsirkannya sebagai suara.

Dalam gelombang longitudinal, pola yang terus diulangi disebut siklus, Dan durasinya adalah periode gelombang. Ada juga amplitudo, yang merupakan intensitas maksimum dan yang diukur sesuai dengan besarnya yang diambil sebagai referensi, dalam kasus suara dapat berupa variasi tekanan dalam medium.

Parameter penting lainnya adalah panjang gelombang: Jarak antara dua kompresi atau ekspansi berturut -turut, lihat Gambar 1. Dalam sistem internasional panjang gelombang diukur dalam meter. Akhirnya ada miliknya kecepatan (dalam meter /detik untuk sistem internasional), yang menunjukkan seberapa cepat energi menyebar.

[TOC]

Bagaimana gelombang longitudinal dalam gelombang laut?

Dalam tubuh air, gelombang diproduksi oleh beberapa penyebab (perubahan tekanan, angin, interaksi gravitasi dengan bintang lain). Dengan cara ini, gelombang laut dapat diklasifikasikan sebagai:

- Gelombang angin

Dapat melayani Anda: induktansi timbal balik: formula/koefisien, aplikasi, latihan

- Pasang surut

- Tsunami

Deskripsi gelombang ini cukup rumit. Secara umum, di dalam air dalam gelombang bergerak secara longitudinal, menghasilkan kompresi dan ekspansi medium secara berkala, seperti yang dijelaskan di awal.

Namun, di permukaan laut hal -hal sedikit berbeda, karena panggilan mendominasi di sana Gelombang superfisial, yang menggabungkan fitur gelombang longitudinal dan gelombang transversal. Oleh karena itu, gelombang yang bergerak di kedalaman lingkungan akuatik sangat berbeda dari yang melakukannya secara dangkal.

Kayu yang mengambang di permukaan laut memiliki semacam ayunan atau gerakan rotasi lembut. Memang, ketika gelombang pecah di pantai adalah komponen longitudinal dari gelombang yang mendominasi, dan ketika kayu merespons pergerakan molekul air yang mengelilinginya, ia juga diamati datang dan pergi ke permukaan.

Gambar 2. Gelombang laut di permukaan adalah gelombang yang sebagian memiliki karakteristik gelombang longitudinal dan parsial. Sumber: Sumber: Vargklo at In.Wikipedia [CC BY-SA 3.0 (http: // createveCommons.Org/lisensi/by-sa/3.0/]]

Hubungan antara kedalaman dan panjang gelombang

Faktor -faktor yang menentukan jenis gelombang yang terjadi adalah: kedalaman air dan panjang gelombang gelombang laut.  Jika pada kedalaman air pada titik tertentu disebut D, Dan panjang gelombang adalah λ, gelombang berubah dari longitudinal ke dangkal ketika:

D < λ/2

Di permukaan molekul air memperoleh gerakan rotasi yang hilang karena kedalaman meningkat. Menggosok air dengan latar belakang membuat orbit ini menjadi elips, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Di pantai, perairan dekat pantai lebih gelisah karena di sana merusak ombak, partikel air mengerem di bagian bawah dan ini membuat lebih banyak air menumpuk di punggung bukit. Sebaliknya di perairan yang lebih dalam, itu dianggap karena ombak melunak.

Saat d >> λ/2  Mereka memiliki gelombang air yang dalam atau Ombak pendek, Orbit melingkar atau elips berkurang ukuran dan gelombang longitudinal mendominasi. Dan jika D << λ/2  Ombaknya adalah perairan permukaan atau gelombang panjang.

Perbedaan dengan gelombang silang

Gelombang longitudinal dan transversal termasuk dalam kategori Gelombang mekanis, yang membutuhkan media material untuk propagasi.

Dapat melayani Anda: gaya elektromotif

Perbedaan terbesar di antara mereka disebutkan di awal: dalam gelombang transversal partikel -partikel dari medium bergerak secara tegak lurus ke arah propagasi gelombang, sedangkan pada yang longitudinal mereka berosilasi dalam arah yang sama diikuti oleh gangguan tersebut. Tetapi ada karakteristik yang lebih khas:

Lebih banyak perbedaan antara gelombang transversal dan longitudinal

- Dalam gelombang silang, punggung bukit dan lembah dibedakan, yang pada yang longitudinal sama dengan kompresi dan ekspansi.

- Perbedaan lain adalah bahwa gelombang longitudinal tidak terpolarisasi karena arah kecepatan gelombang sama dengan pergerakan partikel berosilasi.

- Gelombang transversal dapat menyebar dalam media apa pun dan bahkan kosong, seperti gelombang elektromagnetik. Di sisi lain di dalam cairan, tidak memiliki kekakuan, partikel tidak memiliki kemungkinan lain selain meluncur satu sama lain dan bergerak seperti yang terjadi, yaitu longitudinal secara longitudinal.

Sebagai akibatnya, gelombang berasal dari tengah massa samudera dan atmosfer adalah longitudinal, karena gelombang transversal membutuhkan cara yang cukup untuk memungkinkan gerakan tegak lurus yang khas.

- Gelombang longitudinal menyebabkan variasi tekanan dan kepadatan di tengahnya. Di sisi lain, gelombang transversal tidak mempengaruhi lingkungan dengan cara ini.

Kesamaan antara gelombang longitudinal dan transversal

Secara umum mereka memiliki bagian yang sama: periode, amplitudo, frekuensi, siklus, fase dan kecepatan. Semua gelombang mengalami refleksi, refraksi, difraksi, gangguan, dan efek Doppler dan mengangkut energi melalui medium.

Bahkan ketika punggung dan lembah khas gelombang transversal, kompresi dalam gelombang longitudinal analog dengan punggung dan ekspansi ke lembah, sehingga kedua gelombang mengakui deskripsi matematika yang sama tentang gelombang sinus atau sinusoidal sinusoidal.

Contoh gelombang longitudinal

Gelombang suara adalah gelombang longitudinal yang paling khas dan termasuk yang paling banyak dipelajari, karena mereka adalah fondasi komunikasi dan ekspresi musik, alasan pentingnya mereka dalam kehidupan masyarakat. Selain itu, gelombang suara memiliki aplikasi penting dalam kedokteran, baik diagnostik dan pengobatan.

Teknik ultrasonik dikenal untuk mendapatkan gambar medis, serta untuk perawatan batu ginjal, di antara aplikasi lainnya. USG dihasilkan oleh kristal piezoelektrik yang mampu menciptakan gelombang tekanan longitudinal ketika medan listrik diterapkan (juga menghasilkan arus saat tekanan diterapkan).

Dapat melayani Anda: Darcy Law

Untuk benar -benar melihat apa itu gelombang longitudinal, tidak ada yang lebih baik dari mata air heliks atau Slinkys. Memberikan dorongan kecil pada musim semi adalah langsung untuk mengamati bagaimana kompresi dan ekspansi menyebar secara bergantian di seluruh belokan.

- Gelombang seismik

Gelombang longitudinal juga merupakan bagian dari gerakan seismik. Gempa bumi terdiri dari berbagai jenis gelombang, di antaranya adalah Gelombang hal atau primer dan gelombang s atau sekunder. Yang pertama adalah longitudinal, sedangkan pada partikel kedua dari medium bergetar dalam arah transversal ke perpindahan gelombang.

Di gempa bumi ada gelombang longitudinal (gelombang primer P) dan transversal (gelombang sekunder) dan jenis lainnya, seperti gelombang rayleight dan cinta, superfisial.

Faktanya, gelombang longitudinal adalah satu -satunya yang diketahui, mereka dapat melakukan perjalanan melalui pusat bumi. Menjadi bahwa ini hanya bergerak dalam media cair atau gas, para ilmuwan berpikir bahwa inti bumi terutama terdiri dari besi cor.

- Latihan Aplikasi

Gelombang dan gelombang S yang diproduksi selama perjalanan gempa bumi ke kecepatan yang berbeda di Bumi, sehingga saat kedatangan mereka di stasiun gempa bumi berbeda (lihat Gambar 3). Berkat ini dimungkinkan untuk menentukan jarak ke pusat gempa bumi, dengan triangulasi, menggunakan tiga atau lebih data stasiun.

Gambar 3. Gelombang seismik p dan s mencapai seismograf dengan waktu yang berbeda, karena kecepatannya berbeda. Sumber: Wikimedia Commons.

Misalkan v_P = 8 km/s adalah kecepatan gelombang P, sedangkan kecepatan gelombang W adalah V_S = 5 km/s. Gelombang P tiba 2 menit sebelum gelombang S pertama. Cara menghitung jarak dari pusat gempa?

Menjawab

Jadilah jarak antara episentrum dan stasiun seismologis. Dengan data yang disediakan adalah waktu perjalanan t_P dan T_S dari setiap gelombang:

v_P = D/ t_P

v_S = D/ t_S

Perbedaannya adalah Δt = t_S - T_P:

Δt = d/ v_S - D/ v_P = D (1/ v_S  - 1/ v_P)

Membersihkan nilai D:

 D = Δt / (1 / v_S  - 1/ v_P) = (Δt . v_P. v_C ) /(V_P - v_C)

Mengetahui bahwa 2 menit = 120 detik dan mengganti sisa nilai:

D = 120 s. (8 km /s . 5 km/s)/(8 - 5 km/s) = 1600 km.

Referensi

1. Perbedaan antara gelombang transversal dan longitudinal. Pulih dari: fisika.com.
2. Figueroa, d. 2005.Gelombang dan fisika kuantum. Seri Fisik untuk Sains dan Teknik. Volume 7. Diedit oleh Douglas Figueroa. Universitas Simon Bolivar. 1-58.
3. Infrasonik dan USG. Dipulihkan dari: LPI.Tel.anggur.adalah
4. Rex, a. 2011. Dasar -dasar fisika. Pearson. 263-286.
5. Russell, d. Gerakan gelombang longitudinal dan melintang. Pulih dari: ACS.PSU.Edu.
6. Gelombang air. Pulih dari: labman.Phys.utk.Edu.