Apa Lembah dalam Fisika? (Dengan contoh)

Dia Lembah dalam Fisika Ini adalah denominasi yang diterapkan dalam studi fenomena bergelombang, untuk menunjukkan nilai gelombang terendah atau lebih rendah. Dengan demikian, lembah dianggap sebagai concavity atau depresi.

Dalam kasus gelombang melingkar yang terbentuk di permukaan air saat tetesan atau batu jatuh, depresi adalah lembah gelombang dan benjolan adalah punggung bukit.

Gambar 1. Lembah dan punggung pada gelombang melingkar. Sumber: Pixabay

Contoh lain adalah gelombang yang dihasilkan dalam tali tegang, yang salah satu dari ujungnya berosilasi secara vertikal, sementara yang lain tetap diperbaiki. Dalam hal ini, gelombang yang dihasilkan disebarkan dengan beberapa kecepatan, ia memiliki bentuk sinus dan juga dibentuk oleh lembah dan punggung.

Contoh sebelumnya merujuk pada gelombang silang, karena lembah dan punggung melintang atau tegak lurus terhadap arah propagasi.

Namun, konsep yang sama dapat diterapkan pada gelombang longitudinal seperti suara di udara, yang osilasinya terjadi dalam arah propagasi yang sama. Di sini lembah -lembah gelombang akan menjadi tempat di mana kepadatan udara minim dan punggung di mana udara padat atau terkompresi.

[TOC]

Parameter gelombang

Jarak antara dua lembah, atau jarak antara dua punggung, dipanggil panjang gelombang dan menunjukkan Dengan lirik Yunani λ. Titik gelombang yang sama berubah dari berada di lembah menjadi puncak saat osilasi menyebar.

Gambar 2. Osilasi gelombang. Sumber: Wikimedia Commons

Waktu yang berlalu dari valle cresto-cresto, berada dalam posisi tetap disebut periode osilasi Dan kali ini dilambangkan dengan modal T: T. 

Dapat melayani Anda: Andromeda: penemuan, asal, karakteristik, struktur

Pada saat periode T Gelombang memajukan panjang gelombang λ, Itulah mengapa dikatakan bahwa Kecepatan v dengan mana gelombang berlangsung adalah:

V = λ / t

Pemisahan atau jarak vertikal antara lembah dan puncak gelombang adalah dua kali kisaran osilasi, yaitu, jarak dari lembah ke tengah osilasi vertikal adalah amplitudo a gelombang.

Lembah dan punggung pada gelombang harmonik

Gelombang harmonis jika bentuknya dijelaskan oleh fungsi matematika sinus atau kosinus. Secara umum, gelombang harmonik ditulis sebagai:

dan (x, t) = a cos (k⋅x ± Ω⋅t)

Dalam persamaan ini variabel Dan mewakili penyimpangan atau perpindahan sehubungan dengan posisi keseimbangan (y = 0) dalam posisi X Dalam sekejap T.

Parameter KE Ini adalah amplitudo osilasi, jumlah yang selalu positif yang mewakili penyimpangan dari lembah gelombang ke pusat osilasi (y = 0). Dalam gelombang harmonik dipenuhi bahwa penyimpangan Dan, Dari lembah ke puncak, itu A/2.

Nomor Gelombang 

Parameter lain yang muncul dalam rumus gelombang harmonik, khususnya dalam argumen fungsi sinus, adalah angka gelombang k dan frekuensi sudut Ω.

Nomor gelombang k terkait dengan panjang gelombang λ Dengan ungkapan berikut:

K = 2π/λ

Frekuensi sudut

Frekuensi sudut Ω terkait dengan periode tersebut T melalui:

Ω = 2π/t 

Perhatikan bahwa dalam argumen fungsi sinus ± ±, yaitu, dalam beberapa kasus tanda positif diterapkan dan pada yang lain tanda negatif.

Dapat melayani Anda: statis: sejarah, studi apa, aplikasi, hukum

Jika gelombang yang menyebar ke arah positif dari X, maka itu adalah tanda terkecil (-) yang harus diterapkan. Kalau tidak, yaitu, dalam gelombang yang menyebar ke arah negatif tanda positif (+) diterapkan.

Gelombang harmonik

Kecepatan perambatan gelombang harmonik dapat ditulis berdasarkan frekuensi sudut dan bilangan gelombang sebagai berikut:

V = Ω/k 

Mudah untuk menunjukkan bahwa ekspresi ini sepenuhnya setara dengan yang sebelumnya kami berikan tergantung pada panjang gelombang dan periode.

Contoh lembah: tali tendard

Seorang anak memainkan ombak dengan tali jemuran pakaian, yang melepaskan satu ujungnya dan membuatnya berosilasi dengan gerakan vertikal dengan kecepatan 1 osilasi per detik.

Selama proses ini anak tetap diam di tempat yang sama dan hanya menggerakkan lengannya dari atas ke bawah dan sebaliknya.

Sementara anak itu menghasilkan ombak, kakak laki -lakinya mengambil foto dengan ponselnya. Saat membandingkan ukuran gelombang dengan mobil yang diparkir tepat di belakang tali, perhatikan bahwa pemisahan vertikal antara lembah dan punggung bukit sama dengan ketinggian jendela mobil (44 cm).

Dalam foto itu juga dapat dilihat bahwa pemisahan antara dua lembah berturut -turut adalah sama antara tepi belakang pintu belakang dan tepi depan pintu depan (2,6 m).

Fungsi gelombang harmonik untuk tali

Dengan data ini, kakak lelaki bermaksud menemukan fungsi gelombang harmonik dengan asumsi sebagai momen awal (t = 0) saat di mana tangan adik laki -lakinya berada di titik tertinggi. 

Ini dapat melayani Anda: Perpindahan Panas Radiasi (dengan contoh)

Ini juga akan berarti bahwa sumbu x dimulai (x = 0) di tempat tangan, dengan arah positif ke arah depan dan melewati setengah dari osilasi vertikal. Dengan informasi ini Anda dapat menghitung parameter gelombang harmonik:

Amplitudo adalah setengah dari ketinggian lembah ke puncak, yaitu:

A = 44cm /2 = 22 cm = 0,22m

Nomor Gelombangnya 

K = 2π/(2.6 m) = 2.42 rad/m

Saat anak mengangkat dan menurunkan tangan pada waktu detik maka frekuensi sudut akan

Ω = 2π/(1 s) =  6.28 rad/s

Singkatnya, formula untuk gelombang harmonik adalah

dan (x, t) = 0,22m cos (2.42⋅x - 6.28⋅t)

Kecepatan perambatan gelombang akan

v = 6.28 rad/s/2.42 rad/m = 15,2 m/s

Posisi lembah di tali

Lembah pertama setelah satu detik memulai pergerakan tangan akan jaraknya D anak dan diberikan oleh hubungan berikut:

dan (d, 1s) = -0.22m = 0.22m cos (2.42⋅d - 6.28⋅1)

Yang berarti itu 

cos (2.42⋅d - 6.28) = -1

Artinya 

2.42⋅d - 6.28 = -π 

2.42⋅d = π

D = 1,3 m (posisi lembah terdekat dengan t = 1s)

Referensi

1. Giancoli, d. Fisika. Prinsip dengan aplikasi. Edisi ke -6. Prentice Hall. 80-90
2. Resnick, r. (1999). Fisik. Volume 1. Edisi ketiga dalam bahasa Spanyol. Meksiko. Perusahaan Editorial Kontinental S.KE. dari c.V. 100-120.
3. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fisika untuk Sains dan Teknik. Volume 1. 7. Edisi. Meksiko. Editor Pembelajaran Cengage. 95-100.
4. String, gelombang berdiri dan harmonik. Pulih dari: newt.Phys.UNSW.Edu.Au

5. Gelombang dan gelombang harmonik sederhana mekanik. Dipulihkan dari: Fyicskey.com.