Soalan gelombang sering memberi cerapan dalam perkataan dan mahu nombor sebagai jawapan. Kuncinya ialah v = f × λ: laju gelombang sama dengan frekuensi didarab panjang gelombang. Kemahiran di sini ialah memutuskan dua kuantiti mana yang diberikan oleh cerapan itu.
Pelajaran ini berada dalam penaakulan fizik bersepadu kerana ia menggabungkan pengiraan, pengukuran, penukaran unit dan penerangan fizik dalam satu jawapan.
Bagaimana membaca cerapan gelombang?
Cerapan biasanya menyembunyikan satu daripada tiga perkara: bilangan dalam satu masa (memberi frekuensi), jarak yang meliputi beberapa gelombang (memberi panjang gelombang), atau perubahan medium (memberitahu kuantiti mana yang mesti kekal).
- Frekuensi: bahagikan bilangan gelombang lengkap dengan masa dalam saat.
- Panjang gelombang: bahagikan jarak yang diukur dengan bilangan panjang gelombang yang dilitupinya, kemudian tukar kepada meter.
- Laju: darabkan frekuensi dan panjang gelombang.
- Perubahan medium: sumber menentukan frekuensi, jadi frekuensi kekal dan laju serta panjang gelombang berubah bersama.
- Semakan unit: panjang gelombang dalam meter, frekuensi dalam hertz, laju dalam m/s.
Contoh berlangkah (data rekaan)
Dalam tangki riak, seorang pelajar mengira 15 gelombang melalui satu penanda dalam 10 s. Menggunakan pembaris pada gambar foto, dia mendapati 5 panjang gelombang meliputi 40 cm. Riak kemudian memasuki kawasan yang lebih cetek dan panjang gelombang memendek kepada 5.0 cm.
Cari (a) frekuensi, (b) laju gelombang di kawasan dalam, (c) laju gelombang di kawasan cetek.
(a) Frekuensi. f = 15 ÷ 10 = 1.5 Hz.
(b) Kawasan dalam. Satu panjang gelombang ialah 40 ÷ 5 = 8.0 cm = 0.080 m.
v = f × λ = 1.5 × 0.080 = 0.12 m/s.
(c) Kawasan cetek. Sumber tidak berubah, jadi f masih 1.5 Hz. λ = 5.0 cm = 0.050 m.
v = 1.5 × 0.050 = 0.075 m/s.
Semak semula: dalam sentimeter, 1.5 × 8.0 = 12 cm/s = 0.12 m/s, dan 1.5 × 5.0 = 7.5 cm/s = 0.075 m/s. Gelombang lebih perlahan di kawasan cetek dan panjang gelombang memendek dalam nisbah yang sama: 5.0 ÷ 8.0 = 0.625, dan 0.075 ÷ 0.12 = 0.625.
Kesilapan yang perlu diawasi
Pelajar menganggap frekuensi berubah apabila panjang gelombang berubah, lalu menggunakan laju lama.
Pengiraan silap: “Panjang gelombang berubah daripada 8.0 cm kepada 5.0 cm, jadi laju kekal 0.12 m/s dan frekuensi mesti meningkat.”
Sumber tidak berubah, maka frekuensi tidak boleh berubah. Lajulah yang bergantung pada medium.
Silap kedua ialah mencampur unit: 1.5 × 8.0 = 12 hanya 12 m/s jika anda lupa 8.0 itu dalam sentimeter. Tukar unit sebelum mendarab, atau nyatakan unit sebagai cm/s.
Semak sendiri
Semua data direka.
1. Gelombang bunyi berfrekuensi 440 Hz bergerak pada 330 m/s dalam udara. Cari panjang gelombangnya.
Show answer
λ = v ÷ f = 330 ÷ 440 = 0.75 m. Semak: 440 × 0.75 = 330.
2. Gelombang radio berfrekuensi 100 MHz (1.0 × 10⁸ Hz) bergerak pada 3.0 × 10⁸ m/s. Berapakah panjang gelombangnya?
Show answer
λ = (3.0 × 10⁸) ÷ (1.0 × 10⁸) = 3.0 m.
3. Gelombang pada tali mempunyai tempoh 0.25 s dan panjang gelombang 0.30 m. Cari lajunya.
Show answer
Frekuensi = 1 ÷ 0.25 = 4.0 Hz. Laju = 4.0 × 0.30 = 1.2 m/s.
Ke mana selepas ini?
Tabiat menamakan apa yang kekal tetap juga membantu dalam menghubungkan pemindahan haba dengan kelakuan zarah. Untuk melihat bagaimana cerapan seperti ini menjadi kesimpulan yang dinilai, cuba pengkritik penyiasatan saintifik, dan uji diri dalam set latihan bersepadu.
Pelajar yang mengingati rumus tetapi hilang markah pada penerangan sering memerlukan seseorang untuk membaca semula ayat mereka. Itu fokus yang wajar dalam tuisyen Co-ordinated Sciences dalam talian satu dengan satu.