1. **Nyatakan masalah:** Kita diberi gelombang harmonik mudah yang merambat ke arah negatif paksi $x$ dengan frekuensi sudut $\omega$ dan halaju gelombang $u$. Pada masa $t=\frac{T}{4}$, bentuk gelombang diberikan dan kita diminta mencari ekspresi gelombang yang betul.
2. **Formula gelombang harmonik:** Gelombang yang merambat ke arah positif $x$ biasanya ditulis sebagai
$$y = A \cos \left( \omega \left( t - \frac{x}{u} \right) + \phi \right)$$
Manakala gelombang yang merambat ke arah negatif $x$ ditulis sebagai
$$y = A \cos \left( \omega \left( t + \frac{x}{u} \right) + \phi \right)$$
3. **Analisis arah gelombang:** Disebabkan gelombang merambat ke arah negatif $x$, bentuk umum adalah
$$y = A \cos \left( \omega \left( t + \frac{x}{u} \right) + \phi \right)$$
4. **Gunakan maklumat masa $t=\frac{T}{4}$:** Pada masa ini, gelombang mempunyai bentuk tertentu yang menunjukkan fasa gelombang.
5. **Cari fasa $\phi$ yang sesuai:** Pilihan jawapan yang ada ialah
(A) $y = A \cos \left( \omega \left( t - \frac{x}{u} \right) + \frac{\pi}{2} \right)$
(B) $y = A \cos \left( \omega \left( t - \frac{x}{u} \right) - \frac{\pi}{2} \right)$
(C) $y = A \cos \left( \omega \left( t + \frac{x}{u} \right) - \frac{\pi}{2} \right)$
(D) $y = A \cos \left( \omega \left( t + \frac{x}{u} \right) + \frac{\pi}{2} \right)$
6. **Pilih antara (C) dan (D) kerana gelombang ke arah negatif $x$:** Kita periksa nilai gelombang pada $t=\frac{T}{4}$ dan $x=0$:
$$y = A \cos \left( \omega \frac{T}{4} + \phi \right)$$
Kerana $\omega = \frac{2\pi}{T}$, maka
$$\omega \frac{T}{4} = \frac{2\pi}{T} \times \frac{T}{4} = \frac{\pi}{2}$$
7. **Substitusi untuk (C):**
$$y = A \cos \left( \frac{\pi}{2} - \frac{\pi}{2} \right) = A \cos(0) = A$$
8. **Substitusi untuk (D):**
$$y = A \cos \left( \frac{\pi}{2} + \frac{\pi}{2} \right) = A \cos(\pi) = -A$$
9. **Berdasarkan graf, pada $t=\frac{T}{4}$ dan $x=0$, nilai gelombang adalah maksimum positif $A$, jadi jawapan yang betul ialah (C).
Gelombang Harmonik Negatif Dfa3F3
Step-by-step solutions with LaTeX - clean, fast, and student-friendly.