Πείραμα 1
Η ταχύτητα διάδοσης ενός κύματος σε ελαστικό μέσο εξαρτάται απο τα φυσικά χαρακτηριστικά του μέσου διάδοσης. Στην περίπτωση διάδοσης κυμάτων σε μία τεντωμένη χορδή η ταχύτητα εξαρτάται απο την δύναμη F με την οποία τεντώνεται και απο την μάζα ανά μονάδα μήκους μ (γραμμική πυκνότητα) .
Η εξάρτηση μπορεί εύκολα να βρεθεί με διαστατική ανάλυση από την οποία προκύπτει: υ (F/μ). Με το πείραμα που περιγράφουμε επιβεβαιώνουμε την εξάρτηση της ταχύτητας απο τη γραμμική πυκνότητα μελετώντας στάσιμα κύματα που δημιουργούνται σε μία χορδή που διεγείρεται σε ταλάντωση.
Η χορδή αποτελείται από δύο ίσου μήκους τμήματα, τα οποία προκύπτουν από διπλό και οκταπλό νήμα, ενωμένα μεταξύ τους. Τεντώνοντας την χορδή με κατάλληλη δύναμη μπορούμε να δημιουργήσουμε στάσιμα κύματα με δεσμό στο μέσον της. Παρατηρούμε τότε ότι το πλήθος των ατράκτων που σχηματίζονται στο τμήμα με την 4-πλάσια πυκνότητα είναι διπλάσιο απο το πλήθος αυτών που σχηματίζονται στο άλλο μισό.
Άρα, λ’=λ/2 => υ’=υ/2 αφού η συχνότητα είναι η ίδια. Επιβεβαιώνεται έτσι ότι η ταχύτητα διάδοσης είναι αντιστρόφως ανάλογη της τετραγωνικής ρίζας της γραμμικής πυκνότητας της χορδής.
Δείτε το βίντεο: