一列沿x轴传播的横波如图所示，波长λ=8m，实线表示t1=0时刻的波形图，虚线表示t2=0.005s时刻的波形图．求：（1）波速多大？（2）若2T＞t2-t1＞T，波速又为多大？（3）若t2-t1＞T，并且波速为

Question

一列沿x轴传播的横波如图所示，波长λ=8m，实线表示t₁=0时刻的波形图，虚线表示t₂=0.005s时刻的波形图．求：

（1）波速多大？
（2）若2T＞t₂-t₁＞T，波速又为多大？
（3）若t₂-t₁＞T，并且波速为3600m/s，则波沿哪个方向传播？

Answer 1

（1）若波沿x轴正方向传播，则可看出是波形传播的最小距离  s₀=(1)/(4)λ=2m
波传播的可能距离是s=s₀+nλ=8n+2（m）
则可能的波速为v=(s)/(t)＝(8n+2)/(0.005)=1600n+400（m/s），（n=0、1、2、…）
若波沿x轴负方向传播，则可看出是波形传播的最小距离s₀=(3)/(4)λ=6m
波传播的可能距离是s=s₀+nλ=8n+6（m）
则可能的波速为v=(s)/(t)＝(8n+6)/(0.005)=1600n+1200（m/s），（n=0、1、2…）
（2）当2T＞t₂-t₁＞T时，根据波动与振动的对应性可知2λ＞s＞λ，这时波速的通解表达式中n=1．
若波沿x轴正方向传播，则波速为v=1600n+400=2000（m/s）
若波沿x轴负方向传播，则波速为v=1600n+1200=2800（m/s）
（3）当t₂-t₁＞T，波速为3600m/s时，根据波动与振动的相应性可知t₂-t₁＞T，
所以波向前传播的距离大于波长s＞λ，而且可以计算出
s=vt=3600×0.005=18（m）
由于波长等于8m，这样波向前传播了(s)/(λ)＝(18)/(8)＝2(1)/(4)个波长．由波形图不难判断出波是沿x轴向右传播的．
答：
（1）若波沿x轴正方向传播，波速是1600n+400（m/s），（n=0、1、2、…）；若波沿x轴负方向传播，波速是1600n+1200（m/s），（n=0、1、2…）．
（2）若2T＞t₂-t₁＞T，若波沿x轴正方向传播，波速为2000（m/s）；若波沿x轴负方向传播，波速为2800（m/s）．
（3）若t₂-t₁＞T，并且波速为3600m/s，波沿x轴向右传播的．