Di mana ada ombak, di situ ada getaran. Getaran ialah pergerakan berulang-alik secara berkala pada titik keseimbangan. Dalam getaran terdapat periodicity (T) dan frekuensi (f). Tempoh getaran ialah masa yang diperlukan untuk satu getaran, manakala kekerapan getaran ialah bilangan getaran per unit masa.
Apabila ia ditulis dalam persamaan seperti berikut.
T=t/N dan f=N/t
Hubungan antara tempoh dan kekerapan adalah seperti berikut:
f = 1/T -> T = 1/f
Maklumat:
T = tempoh (saat)
t = masa (saat)
N = bilangan getaran
f = kekerapan (Hz)
Jenis gelombang
Gelombang ialah getaran yang merambat sama ada melalui medium atau tanpa melalui medium. Gelombang boleh dikelaskan berdasarkan sifat fizikalnya, iaitu:
Gelombang berdasarkan arah getaran
Gelombang longitudinal ialah gelombang yang arah getarannya bertepatan dengan arah perambatan, contohnya gelombang bunyi.
Gelombang melintang ialah gelombang yang arah getarannya berserenjang dengan arah perambatan, seperti gelombang pada tali dan gelombang cahaya.
Gelombang mengikut amplitud
Gelombang bergerak ialah gelombang yang amplitudnya tetap pada setiap titik yang dilalui gelombang, seperti gelombang pada tali.
Gelombang berdiri/berdiri ialah gelombang yang amplitudnya berubah, contohnya gelombang pada tali gitar yang dipetik.
Gelombang berdasarkan medium atau medium resapan
Gelombang mekanikal ialah gelombang yang memerlukan persekitaran untuk perambatannya, seperti gelombang air, gelombang pada tali, dan gelombang bunyi.
Gelombang elektromagnet ialah gelombang yang merambat tanpa memerlukan peranti seperti gelombang cahaya.
Ciri-ciri gelombang
- Ia boleh dicerminkan atau dicerminkan (refleksi). Dalam kes ini, hukum pantulan Snell terpakai.
- boleh dibiaskan (refractory). Pembiasan berlaku apabila gelombang melalui dua media yang berbeza.
- boleh dibengkokkan (difraktif). Difraksi berlaku apabila gelombang melalui celah sempit.
- Boleh digabungkan atau digabungkan (mengganggu). Gangguan gelombang berlaku apabila dua gelombang bergabung untuk membentuk corak gangguan maksimum dan minimum.
- Ia boleh dipolarisasi (polarisasi). Polarisasi ialah penyerapan sebahagian atau semua arah getaran gelombang. Peristiwa ini berlaku hanya dalam gelombang melintang.
- Boleh reput (dispersi). Penyerakan lenturan gelombang disebabkan oleh kehadiran halangan dalam bentuk celah.
Formula gelombang
1. Persamaan sesaran, halaju dan pecutan
Sisihan boleh dinyatakan dalam hubungan berikut.
y = dosa (ωt +0 )
Persamaan kelajuan getaran harmonik adalah seperti berikut:
v = A.ω.cos(ωt +0 )
Persamaan pecutan harmonik adalah seperti berikut:
a = -A.ω2.cos(ωt +0 )
Maklumat:
- y = sisihan (m)
- A = amplitud (m)
- = frekuensi sudut (rad/s)
- ️0 = sudut fasa awal (rad)
2. Sudut fasa dan perbezaan fasa
Sudut fasa boleh ditulis seperti berikut:
= (ωt +0 )
= 2πt/T +0
= 2π (t/T +0/ 2π)
= 2πφ
Penerangan:
= fasa
= sudut fasa akhir
3. Getaran beban pada spring
Spring bergetar akan mempunyai tempoh dan kekerapan. Tempoh dan kekerapan spring ditulis dalam persamaan berikut:
T = 2π k/m dan f = 1/2π√m/k
Daya spring dan pecutan spring dikira menggunakan persamaan.
F = -ky
ma = -ky
a = -ky/m
Penerangan;
k = pemalar daya (N/m)
m = jisim objek (kg)
y = sisihan dikira dari titik keseimbangan (m)
4. Getaran beban pada hayunan mudah
Ayunan getaran mempunyai frekuensi yang ditulis dalam persamaan:
T = 2π
/g dan f = 1/2π√g/
Maklumat:
= panjang tali (meter)
g = pecutan akibat graviti (m/s2)
5. Undang-undang pemuliharaan tenaga mekanikal dalam getaran harmonik
Undang-undang pemuliharaan tenaga mekanikal mengatakan: “Dalam getaran harmonik, tenaga berpotensi ditukar dengan tenaga kinetik atau sebaliknya.” Manakala tenaga mekanikal pula bermaksud tenaga keupayaan dan tenaga kinetik mempunyai nilai tetap.
Tenaga kinetik boleh ditulis dalam hubungan berikut:
Ek = 1/2 mv2 = 1/2 mω2A2 cos2 t = 1/2k(A2 – y2)
Tenaga keupayaan boleh ditulis dalam hubungan berikut:
Ep = 1/2ky2 = 1/2mω2A2 rasa bersalah2 T
Tenaga mekanikal ialah jumlah tenaga kinetik dan tenaga keupayaan. Tenaga mekanikal boleh ditulis dalam hubungan berikut.
EM = 1/2 kA2
Maklumat:
A = amplitud (m)
t = masa
Superposisi getaran ialah tindakan menambah sisihan getaran. Katakan gelombang mempunyai dua getaran, iaitu:
y1 = dosa1T
y2 = dosa2T
Getaran yang terhasil adalah seperti berikut:
y = 2.A.cos(ω1-ω2/2).t.sin (1-ω2/2).t
