Salah Satu Mata Pelajaran Utama Fisika Adalah Gelombang.docx

Salah satu mata pelajaran utama fisika adalah gelombang. Untuk melihat betapa pentingnya gelombang di dunia modern, hanya mempertimbangkan industri musik. Setiap bagian dari musik yang Anda dengar, dari beberapa band yang retro-punk bermain di menyelam kampus ke concerto paling fasih bermain di web, tergantung pada pemain memproduksi gelombang dan Anda mendeteksi gelombang tersebut. Di antara produksi dan deteksi, informasi yang dibawa oleh gelombang mungkin perlu untuk ditransmisikan (seperti dalam live performance di web) atau direkam dan kemudian direproduksi (seperti CD, DVD, atau perangkat lain saat ini sedang dikembangkan di laboratorium rekayasa di seluruh dunia ). Pentingnya keuangan mengendalikan gelombang musik mengejutkan, dan penghargaan untuk insinyur yang mengembangkan teknik kontrol baru bisa kaya. Bab ini berfokus pada gelombang bepergian bersama string membentang, seperti pada gitar. Bab berikutnya berfokus pada gelombang suara, seperti yang dihasilkan oleh senar gitar yang dimainkan. Sebelum kita melakukan semua ini, meskipun, pekerjaan pertama kami adalah untuk mengklasifikasikan gelombang yang tak terhitung jumlahnya dari dunia sehari-hari menjadi tipe dasar. Jenis Gelombang Gelombang tiga jenis utama: 1. gelombang Teknik. Gelombang ini yang paling akrab karena kita menemukan mereka hampir terusmenerus; contoh umum termasuk gelombang air, gelombang suara, dan gelombang seismik. Semua gelombang ini memiliki dua fitur utama: Mereka diatur oleh hukum Newton, dan mereka dapat hanya ada dalam media bahan, seperti air, udara, dan rock. 2. Gelombang elektromagnetik. Gelombang ini kurang familiar, tetapi Anda menggunakannya terusmenerus; contoh umum termasuk cahaya tampak dan ultraviolet, radio dan televisi gelombang, gelombang mikro, sinar x, dan gelombang radar. Gelombang ini tidak memerlukan media bahan untuk eksis. Gelombang cahaya dari bintang-bintang, misalnya, perjalanan melalui ruang vakum untuk menghubungi kami. Semua gelombang elektromagnetik perjalanan melalui ruang hampa dengan kecepatan c yang sama 299 792 458 m / s. 3. gelombang Materi. Meskipun gelombang ini biasanya digunakan dalam ogy technol- modern, mereka mungkin sangat asing bagi Anda. Gelombang ini berhubungan dengan elektron, proton, dan partikel dasar lainnya, dan bahkan atom dan molekul. Karena kita sering berpikir partikel ini sebagai merupakan materi, gelombang seperti itu disebut gelombang materi. Banyak dari apa yang kita bahas dalam bab ini berlaku untuk gelombang dari semua jenis. Namun, untuk contoh-contoh spesifik kita akan mengacu pada gelombang mekanik. Melintang dan longitudinal Gelombang Gelombang dikirim sepanjang membentang, tali tegang adalah gelombang mekanik sederhana. Jika Anda memberikan salah satu ujung tali membentang up-dan-down brengsek tunggal, gelombang dalam bentuk pulsa tunggal perjalanan sepanjang tali. Pulsa ini dan gerakannya dapat terjadi karena string adalah di bawah ketegangan. Ketika Anda menarik akhir Anda dari string ke atas, itu mulai menarik ke atas pada bagian yang berdekatan dari string melalui ketegangan antara dua bagian. Sebagai bagian yang berdekatan bergerak ke atas, itu mulai menarik bagian berikutnya ke atas, dan sebagainya. Sementara itu, Anda telah ditarik ke bawah pada akhir Anda string. Seperti setiap bagian bergerak ke atas pada gilirannya, ia mulai ditarik kembali ke bawah dengan tetangga bagian yang sudah dalam

perjalanan ke bawah. Hasil akhirnya adalah bahwa distorsi dalam bentuk string (denyut nadi, seperti pada Gambar 16-1a.) Bergerak: sepanjang string pada beberapa kecepatan v. Jika Anda menggerakkan tangan Anda ke atas dan bawah dalam gerakan harmonis sederhana kontinyu, gelombang terus menerus sepanjang perjalanan string pada kecepatan:. Karena gerakan tangan v Anda adalah fungsi sinusoidal waktu, gelombang memiliki bentuk sinusoidal setiap stant di- diberikan, seperti pada Gambar. 16-1b; yaitu, gelombang memiliki bentuk kurva sinus atau kurva cosinus. Kami menganggap di sini hanya sebuah "ideal" string, di mana tidak ada kekuatan gesekan-seperti dalam string menyebabkan gelombang untuk mati karena perjalanan sepanjang tali. Selain itu, kami menganggap bahwa string adalah begitu lama bahwa kita tidak perlu mempertimbangkan gelombang rebound dari ujung. Salah satu cara untuk mempelajari gelombang Gambar. 16-1 adalah untuk memantau bentuk gelombang (bentuk gelombang) ketika mereka bergerak ke kanan. Atau, kita bisa memantau gerak unsur string sebagai elemen berosilasi naik dan turun sementara gelombang melewati itu. Kita akan menemukan bahwa perpindahan dari setiap berosilasi tali element tersebut adalah tegak lurus terhadap arah perjalanan gelombang, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 16-1b. Gerakan ini dikatakan melintang, dan gelombang dikatakan gelombang transversal. Gelombang longitudinal. Gambar 16-2 menunjukkan bagaimana gelombang suara dapat dihasilkan oleh piston dalam panjang, pipa berisi udara. Jika Anda tiba-tiba memindahkan ke kanan piston dan kemudian ke kiri, Anda dapat mengirim pulsa suara sepanjang pipa. Gerak ke kanan piston bergerak elemen udara sebelahnya ke kanan, mengubah tekanan udara di sana. Peningkatan tekanan udara kemudian mendorong ke kanan pada unsur-unsur udara agak jauh di sepanjang pipa. Bergerak piston ke kiri mengurangi tekanan udara di sebelahnya. Akibatnya, pertama elemen terdekat piston dan elemen kemudian jauh bergerak ke kiri. Dengan demikian, gerakan udara dan perubahan tekanan udara perjalanan ke kanan sepanjang pipa sebagai pulsa. Jika Anda mendorong dan menarik pada piston bergerak harmonik sederhana, seperti yang dilakukan pada Gambar. 16-2, gelombang sinusoidal perjalanan sepanjang pipa. Karena gerakan dari unsur-unsur udara sejajar dengan arah perjalanan gelombang itu, gerak dikatakan longitudinal, dan gelombang dikatakan gelombang longitudinal. Dalam bab ini kita fokus pada gelombang transversal, dan gelombang tali khususnya; dalam Bab 17 kita fokus pada gelombang longitudinal, dan gelombang suara pada khususnya. Kedua gelombang transversal dan gelombang longitudinal dikatakan bepergian gelombang karena mereka berdua wisata dari satu titik ke titik lain, seperti dari satu ujung string ke ujung yang lain pada Gambar. 16-1 dan dari satu ujung pipa ke ujung yang lain pada Gambar. 16-2. Perhatikan bahwa gelombang yang bergerak dari ujung ke ujung, bukan materi (string atau udara) melalui mana bergerak gelombang. Panjang gelombang dan Frekuensi Untuk benar-benar menggambarkan gelombang pada tali (dan gerakan dari setiap elemen sepanjang panjangnya), kita membutuhkan fungsi yang memberikan bentuk gelombang. Ini berarti bahwa kita membutuhkan hubungan dalam bentuk yh (x, t), (16-1) di mana y adalah perpindahan transversal setiap tali serut sebagai h fungsi dari waktu t dan posisi x dari elemen sepanjang tali. Secara umum, bentuk sinu-soidal seperti gelombang pada Gambar. 16-1b dapat digambarkan dengan h menjadi baik fungsi sinus atau cosinus; baik memberi bentuk umum yang sama untuk gelombang. Dalam bab ini kita menggunakan fungsi sinus. Fungsi sinusoidal. Bayangkan gelombang sinusoidal seperti itu dari Gambar.

16-1b bepergian ke arah positif dari sumbu x. Sebagai gelombang menyapu melalui berhasil eledokumen (yaitu, bagian yang sangat singkat) dari string, elemen berosilasi sejajar dengan y axis.At waktu t, y perpindahan dari elemen yang terletak pada posisi x diberikan oleh y (x , t) ym dosa (kxvt). (16-2) Karena persamaan ini ditulis dalam hal posisi x, dapat digunakan untuk menemukan perpindahan dari semua elemen dari string sebagai fungsi waktu. Dengan demikian, dapat memberitahu kita bentuk gelombang pada waktu tertentu.