Prędkość fali

Szybkość rozchodzenia się fali jest równa szybkości, z jaką porusza się powierzchnia falowa i wynosi:

$v=\frac{\lambda}{T} =\lambda f$

gdzie:

λ - długość fali,
f - częstotliwość fali,
T - okres.

Prędkość rozchodzenia się fali mechanicznej zależy od rodzaju ośrodka, w jakim fala się rozchodzi, ale także od samego rodzaju fali.

Prędkość fal w ciałach stałych

Wzór na prędkość fali podłużnej w ciele stałym jest następujący:

$v=\sqrt{\frac{E}{\rho}}$

gdzie:

v - prędkość fali podłużnej,
E - moduł Younga,
ρ - gęstość ośrodka.

Wzór na prędkość fali poprzecznej w ciele stałym jest następujący:

$v=\sqrt{\frac{G}{\rho}}$

gdzie:

v - prędkość fali poprzecznej,
G - moduł sztywności,
ρ - gęstość ośrodka.

Prędkość fal w płynach

W cieczach i gazach mogą w całej objętości rozchodzić się tylko fale podłużne.

Wzór na prędkość fali podłużnej w cieczy jest następujący:

$v=\sqrt{\frac{K}{\rho}}$

gdzie:

v - prędkość fali,
E - moduł ściśliwości cieczy,
ρ - gęstość cieczy.

Wzór na prędkość fali podłużnej w gazie jest następujący:

$v=\sqrt{\frac{\kappa p}{\rho}}\\ \kappa=\frac{c_p}{c_V}$

gdzie:

v - prędkość fali,
p - ciśnienie gazu,
ρ - gęstość ośrodka.

Ciekawostki

W ciele sztywnym zwykle fale podłużne rozchodzą się szybciej niż fale poprzeczne.

Z własności rozchodzenia się fal poprzecznych i podłużnych w różnych ośrodkach można wyciągnąć ciekawe wnioski. Ponieważ fale poprzeczne sejsmiczne, powstałe w wyniku trzęsienia ziemi nie przenikają przez wnętrze naszej planety, można wnioskować, że jądro planety jest płynne.

Pytania

Ile wynosi prędkość dźwięku?

Prędkość dźwięku w powietrzu zależy od jego temperatury, wilgotności, zasolenia. W powietrzu o temperaturze 20 °C prędkość dźwięku wynosi 346,3 m/s, co daje 1246,68 km/h. W mroźnym powietrzu (-20 °C) dźwięk rozchodzi się już z prędkością 319,1 m/s, czyli 1148,76 km/h. To o około 100 km/h wolniej!

Fala mechaniczna

Fala mechaniczna jest to rozchodzące się ze stałą prędkością w ośrodku jednorodnym zaburzenie. Zaburzenie to jest przenoszone dzięki drganiom (ruchowi harmonicznemu) cząstek ośrodka materialnego. To tak zwany ruch falowy.