Πόσο γρήγορα ένα κύμα ταξιδεύει μέσω του Meduim;

Η ταχύτητα ενός κύματος που ταξιδεύει μέσω ενός μέσου εξαρτάται από τις ιδιότητες του ίδιου του μέσου, όπως η πυκνότητα, η ελαστικότητα και η θερμοκρασία του. Η σχέση μεταξύ της ταχύτητας ενός κύματος, που υποδηλώνεται από το V, και αυτές οι ιδιότητες συχνά εκφράζεται από μια φόρμουλα γνωστή ως εξίσωση κύματος.

Για παράδειγμα, στην περίπτωση ενός μηχανικού κύματος, όπως ένα ηχητικό κύμα που ταξιδεύει στον αέρα, η ταχύτητα του ήχου V μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση:

v =√ (e/ρ)

όπου το Ε αντιπροσωπεύει το μέτρο της ελαστικότητας ή του συντελεστή του Young του αέρα και ρ υποδηλώνει την πυκνότητα του. Ο συντελεστής της ελαστικότητας μετρά την ακαμψία ή την αντίσταση του υλικού στην παραμόρφωση, ενώ η πυκνότητα αντανακλά τη μάζα ανά μονάδα.

Για τα ηχητικά κύματα στον αέρα σε θερμοκρασία δωματίου, οι κατά προσέγγιση τιμές για τα e και ρ είναι:

E ≈ 1,42 × 10^5 Pa (Pascal)

ρ ≈ 1,29 kg/m³ (χιλιόγραμμα ανά κυβικό μέτρο)

Συνδέοντας αυτές τις τιμές στην εξίσωση, βρίσκουμε:

V ≈ √ [(1,42 × 10^5 Pa)/(1,29 kg/m³)] ≈ 343 m/s

Ως εκ τούτου, η ταχύτητα του ήχου στον αέρα σε θερμοκρασία δωματίου είναι περίπου 343 μέτρα ανά δευτερόλεπτο.

Ομοίως, η ταχύτητα άλλων τύπων κυμάτων, όπως τα κύματα νερού, τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα (συμπεριλαμβανομένων των κυμάτων φωτός και ραδιοφώνου) και σεισμικά κύματα, μπορεί να προσδιοριστεί με βάση τις ιδιότητες των αντίστοιχων μέσων τους. Κάθε μέσο έχει τη δική του χαρακτηριστική ταχύτητα κύματος που εξαρτάται από τις φυσικές του ιδιότητες και τις εξισώσεις που διέπουν.