Learning Objective 14.1.A: Describe the physical properties of waves and wave pulses.
- 14.1.A.1 Waves transfer energy between two locations without transferring matter between those locations.
- 14.1.A.1.i A wave pulse is a single disturbance that transfers energy without transferring matter between two locations.
- 14.1.A.1.ii A wave is modeled as a continuous, periodic disturbance with well-defined wavelength and frequency.
- 14.1.A.2 Mechanical waves or wave pulses require a medium in which to propagate. Electromagnetic waves or wave pulses do not require a medium in which to propagate.
- 14.1.A.3 The speed at which a wave or wave pulse propagates through a medium depends on the type of wave and the properties of the medium.
- 14.1.A.3.i The speed of all electromagnetic waves in a vacuum is a universal physical constant, $c = 3.00 \times 10^{8}$ m/s.
- 14.1.A.3.ii The speed at which a wave pulse or wave propagates along a string is dependent upon the tension in the string, $F_T$, and the mass per length of the string.
- Equation: $v_{\text{string}} = \sqrt{\dfrac{F_T}{m/\ell}}$
- 14.1.A.3.iii In a given medium, the speed of sound waves increases with the temperature of the medium.
- 14.1.A.4 In a transverse wave, the direction of the disturbance is perpendicular to the direction of propagation of the wave.
- 14.1.A.5 In a longitudinal wave, the direction of the disturbance is parallel to the direction of propagation of the wave.
- 14.1.A.5.i Sound waves are modeled as mechanical longitudinal waves.
- 14.1.A.5.ii The regions of high and low pressure in a sound wave are called compressions and rarefactions, respectively.
- 14.1.A.6 Amplitude is the maximum displacement of a wave from its equilibrium position.
- 14.1.A.6.i The amplitude of a longitudinal pressure wave may be determined by the maximum increase or decrease in pressure from equilibrium pressure.
- 14.1.A.6.ii The loudness of a sound increases with increasing amplitude.
- 14.1.A.6.iii The energy carried by a wave increases with increasing amplitude.
จุดประสงค์การเรียนรู้ 14.1.A: อธิบายคุณสมบัติทางฟิสิกส์ของคลื่นและพัลส์คลื่น
- 14.1.A.1 คลื่นถ่ายโอนพลังงานระหว่างสองตำแหน่งโดยไม่ถ่ายโอนมวลระหว่างตำแหน่งเหล่านั้น
- 14.1.A.1.i พัลส์คลื่นคือการรบกวนครั้งเดียวที่ถ่ายโอนพลังงานโดยไม่ถ่ายโอนมวลระหว่างสองตำแหน่ง
- 14.1.A.1.ii คลื่นถูกจำลองเป็นการรบกวนต่อเนื่องและแบบรอบ有时间ที่มีช่วงคลื่นและความถี่ที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน
- 14.1.A.2 คลื่นกลหรือพัลส์คลื่นต้องการสื่อในการแพร่กระจาย แต่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือพัลส์คลื่นไม่ต้องการสื่อในการแพร่กระจาย
- 14.1.A.3 ความเร็วที่คลื่นหรือพัลส์คลื่นแพร่กระจายในสสารขึ้นอยู่กับประเภทของคลื่นและคุณสมบัติของสสาร
- 14.1.A.3.i ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดในสุญญากาศเป็นค่าคงที่ทางฟิสิกส์สากล $c = 3.00 \times 10^{8}$ m/s
- 14.1.A.3.ii ความเร็วที่พัลส์คลื่นหรือคลื่นแพร่กระจายตามเชือกขึ้นอยู่กับแรงตึงในเชือก $F_T$ และมวลต่อหน่วยความยาวของเชือก
- สมการ: $v_{\text{string}} = \sqrt{\dfrac{F_T}{m/\ell}}$
- 14.1.A.3.iii ในสสารที่กำหนด ความเร็วของคลื่นเสียงจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิของสสารนั้น
- 14.1.A.4 ในคลื่นขวาง ทิศทางการรบกวนจะตั้งฉากกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น
- 14.1.A.5 ในคลื่นยาว ทิศทางการรบกวนจะขนานกับทิศทางการแพร่กระจายของคลื่น
- 14.1.A.5.i คลื่นเสียงถูกจำลองเป็นคลื่นกลแบบยาว
- 14.1.A.5.ii บริเวณที่มีความดันสูงและความดันต่ำในคลื่นเสียงเรียกว่าบริเวณอัดและบริเวณขยาย ตามลำดับ
- 14.1.A.6 แอมพลิจูดคือการกระจัดสูงสุดของคลื่นจากตำแหน่งสมดุล
- 14.1.A.6.i แอมพลิจูดของคลื่นความดันแบบยาวสามารถคำนวณได้จากผลบวกหรือผลต่างสูงสุดของความดันจากความดันสมดุล
- 14.1.A.6.ii ความดังของเสียงจะเพิ่มขึ้นเมื่อแอมพลิจูดเพิ่มขึ้น
- 14.1.A.6.iii พลังงานที่คลื่นพกพาจะเพิ่มขึ้นเมื่อแอมพลิจูดเพิ่มขึ้น

