Bir İp Üzerinde Yürüyen Dalgalar: Hız, Frekans ve Dalga Boyu
1 · Tahmin Et
Sabit gerilim altındaki bir ip, ilerleyen bir dalga taşır. Daha yüksek bir frekansta sürerseniz dalga boyuna ne olur?
- Dalga boyu kısalır; dalga hızı sabit kalır, dolayısıyla yüksek frekans modeli sıkıştırır.
- Dalga boyu yüksek frekansta uzar.
- Dalga boyu frekansla değişmez.
2 · Kurulum
- Yürüyen dalga ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. İpin gerginliği (120 N) ve doğrusal yoğunluğu (0,01 kg/m) sabittir.
- Dizedeki dalga boyu okumasını etkinleştirin.
- Her deneme için sürüş frekansını ayarlayın ve model sabitlendikten sonra dalga boyunu kaydedin.
3 · Veri Toplayın
| Sürücü frekansı f (Hz) | Dalga hızı v (m/s) | Dalga boyu λ (m) |
|---|---|---|
| 220.00 | ||
| 440.00 | ||
| 880.00 |
Üç denemeniz için dalga boyunu λ (y ekseni) ile 1/f (x ekseni) grafiğini çizin. Çizgi orijinden düz mü geçiyor?
4 · Analiz et
- Bir deneme için, T = 120 N ve μ = 0.01 kg/m, kullanarak v = √(T/μ)'yi hesaplayın ve ardından λ = v/f. Her ikisini de tabloyla karşılaştırın.
- Dalga hızı her üç denemede de aynıdır. V = fλ kullanarak frekansı iki katına çıkarmanın neden dalga boyunu yarıya indirmesi gerektiğini açıklayın.
5 · Uzat
- Eğer ipin frekansı yerine gerginliğini arttırırsanız dalga hızı artar mı yoksa azalır mı? Sabit bir frekanstaki dalga boyu uzayacak mı yoksa kısalacak mı?
- Bir dalganın hızı, ipi ne kadar hızlı salladığınıza değil, ortama (burada gerginlik ve doğrusal yoğunluk) bağlıdır. Frekans ve dalga hızının neden ayrı ayrı ayarladığınız bağımsız nicelikler olduğunu açıklayın.
Bu Deneyin Arkasındaki Fizik
Bir İpteki Dalga Hızı
Bir enine dalganın gerilmiş bir ip boyunca ilerlediği hız, frekansa veya genliğe değil, yalnızca ipin gerilimine ve birim uzunluk başına kütlesine bağlıdır.
Evrensel Dalga İlişkisi
Herhangi bir dalga için hız, frekans çarpı dalga boyuna eşittir. V dize tarafından sabitlendiğinden, f'nin yükseltilmesi λ'yı orantılı olarak küçülmeye zorlar.