Fysica

Golfsnelheid en golflengte

Golfsnelheid (10.7.1)

Definitie

De golfsnelheid is de constante snelheid [INLINE EQUATION]v[/INLINE EQUATION] waarmee een bepaalde fase van een golf (zoals een maximum, minimum of nuldoorgang) zich voortplant door een medium. Deze snelheid geeft aan hoe snel een punt op de golf, dat zich bijvoorbeeld op een piek bevindt, zich verplaatst in de richting van voortplanting.

Belangrijke concepten

  • De golfsnelheid [INLINE EQUATION]v[/INLINE EQUATION] is karakteristiek voor zowel het type golf (bijvoorbeeld geluid, elektromagnetische straling, watergolf) als het medium waarin de golf zich voortplant.

  • Hoewel de frequentie [INLINE EQUATION]f[/INLINE EQUATION] en de golflengte [INLINE EQUATION]\lambda[/INLINE EQUATION] kunnen veranderen afhankelijk van de bron of het waarnemingspunt, blijft de golfsnelheid in een homogeen medium en bij constante omstandigheden even groot.

  • In tegenstelling tot de verplaatsing van het medium zelf (bijvoorbeeld deeltjes bij een mechanische golf), betreft de golfsnelheid de snelheid van overdracht van de energie en de verstoring door het medium.

  • De golfsnelheid is niet afhankelijk van de amplitude van de golf.

Formules en berekeningen

De fundamentele relaties voor golfsnelheid zijn:

  • [INLINE EQUATION]v = \lambda \cdot f[/INLINE EQUATION]

Hierin stelt:

  • [INLINE EQUATION]v[/INLINE EQUATION]: de golfsnelheid (meter per seconde, m/s)

  • [INLINE EQUATION]\lambda[/INLINE EQUATION]: de golflengte (meter, m)

  • [INLINE EQUATION]f[/INLINE EQUATION]: de frequentie (hertz, Hz)

Deze formule komt voort uit het feit dat, in één periode ([INLINE EQUATION]T[/INLINE EQUATION]), een golf één golflengte aflegt: [INLINE EQUATION]\lambda = v \cdot T[/INLINE EQUATION]. Omdat [INLINE EQUATION]f = 1/T[/INLINE EQUATION], volgt: [INLINE EQUATION]v = \lambda \cdot f[/INLINE EQUATION].

  • [INLINE EQUATION]v = \lambda \cdot \omega[/INLINE EQUATION]

Hierin stelt:

  • [INLINE EQUATION]\omega[/INLINE EQUATION]: de hoeksnelheid (radian per seconde, rad/s)

Omdat [INLINE EQUATION]\omega = 2\pi \cdot f[/INLINE EQUATION], volgt uit samenstelling met de eerste formule dat [INLINE EQUATION]v = \lambda \cdot \omega / 2\pi[/INLINE EQUATION], wat direct de relatie tussen hoeksnelheid en golfsnelheid legt wanneer men werkt met faseverschillen uitgedrukt in radialen.

Notaties:

  • [INLINE EQUATION]v[/INLINE EQUATION]: Golfsnelheid

  • [INLINE EQUATION]\lambda[/INLINE EQUATION]: Golflengte

  • [INLINE EQUATION]f[/INLINE EQUATION]: Frequentie

  • [INLINE EQUATION]\omega[/INLINE EQUATION]: Hoeksnelheid

Gerelateerde termen:

  • Constante snelheid ([INLINE EQUATION]v[/INLINE EQUATION])

  • Periode ([INLINE EQUATION]T[/INLINE EQUATION]): tijdsduur van één volledige golfcyclus

  • Frequentie ([INLINE EQUATION]f[/INLINE EQUATION])

  • Golflengte ([INLINE EQUATION]\lambda[/INLINE EQUATION])

  • Hoeksnelheid ([INLINE EQUATION]\omega[/INLINE EQUATION])

Praktijkvoorbeelden

Voorbeeld 1: Mechanische transversale golf op een koord [/PARAGR]

Test je kennis met deze examenoefeningen

Les 78 van 84