Prędkość fali a częstotliwość fali
Prędkość i częstotliwość fali to dwie bardzo ważne właściwości fali. Prędkość fali opisuje, jak szybko rozchodzi się energia. Częstotliwość fali opisuje, jak szybko fala oscyluje. Obie te właściwości są bardzo ważne w definiowaniu i opisywaniu fali. Aby osiągnąć sukces w takich dziedzinach, jak mechanika klasyczna, mechanika kwantowa, a nawet w prostych dziedzinach, takich jak akustyka, wymagana jest odpowiednia znajomość tych pojęć. W tym artykule omówimy, czym są częstotliwość i prędkość fali, ich definicje, podobieństwa prędkości i częstotliwości fal, a na koniec omówimy różnice między prędkością i częstotliwością fali.
Częstotliwość fal
Częstotliwość to pojęcie omawiane w okresowych ruchach obiektów. Aby zrozumieć pojęcie częstotliwości, wymagane jest właściwe zrozumienie ruchów okresowych. Ruch okresowy można uznać za ruch, który powtarza się w ustalonym okresie czasu. Planeta krążąca wokół Słońca jest okresowym ruchem. Satelita krążący wokół Ziemi jest ruchem okresowym; nawet ruch zestawu balansującego jest ruchem okresowym. Większość ruchów okresowych, które napotykamy, jest okrężnych, liniowych lub półkolistych. Okresowy ruch ma częstotliwość. Częstotliwość oznacza, jak „częste” jest wydarzenie. Dla uproszczenia bierzemy częstotliwość jako liczbę wystąpień na sekundę. Ruchy okresowe mogą być jednostajne lub nierównomierne. Mundur może mieć jednakową prędkość kątową. Funkcje takie jak modulacja amplitudy mogą mieć podwójne okresy. Są to funkcje okresowe zawarte w innych funkcjach okresowych. Częstotliwość fali jest właściwością określaną przez źródło fali. W przypadku fal takich jak światło i dźwięk częstotliwość fali pozostaje taka sama niezależnie od medium, po którym się przemieszcza.
Prędkość fali
Prędkość fali to prędkość, z jaką fala rozchodzi się w ośrodku. Prędkość fali jest właściwością ośrodka. Można to opisać terminem impedancja. Impedancja to odporność ośrodka na propagację fali. Medium o wyższej impedancji spowoduje wolniejszy ruch fali, podczas gdy ośrodek o niższej impedancji spowoduje szybszy ruch fali. Związek między prędkością i częstotliwością fali określa słynne równanie V = f λ, gdzie V to prędkość fali, f to częstotliwość fali, a λ to długość fali. Impedancja ośrodka zależy również od częstotliwości fali.
Jaka jest różnica między prędkością fali a częstotliwością fali?
• Prędkość fali to wartość prędkości mierzona w metrach na sekundę. Częstotliwość fal to wartość częstotliwości mierzona w hercach.
• Prędkość fali jest właściwością ośrodka dla określonego typu fali. Częstotliwość fal jest właściwością określaną przez częstotliwość źródła.
• Częstotliwość fali pozostaje stała niezależnie od medium, po którym porusza się fala. Prędkość fali zmienia się wraz z ośrodkiem. Ta zmiana prędkości fali powoduje obserwacje, takie jak załamanie.
