Nodarbības laikā varēs patstāvīgi apgūt tēmu “Viļņa garums. Viļņu izplatīšanās ātrums." Šajā nodarbībā jūs uzzināsiet par viļņu īpašajām īpašībām. Pirmkārt, jūs uzzināsit, kas ir viļņa garums. Mēs apskatīsim tā definīciju, kā to apzīmē un mēra. Tad arī tuvāk aplūkosim viļņu izplatīšanās ātrumu.
Sākumā atcerēsimies to mehāniskais vilnis ir vibrācija, kas laika gaitā izplatās elastīgā vidē. Tā kā tā ir svārstība, vilnim būs visas īpašības, kas atbilst svārstībām: amplitūda, svārstību periods un frekvence.
Turklāt vilnim ir savas īpašās īpašības. Viena no šīm īpašībām ir viļņa garums. Viļņa garums tiek apzīmēts ar grieķu burtu (lambda jeb viņi saka “lambda”), un to mēra metros. Uzskaitīsim viļņa īpašības:
Kas ir viļņa garums?
Viļņa garums - tas ir mazākais attālums starp daļiņām, kas vibrē ar vienu un to pašu fāzi.
Rīsi. 1. Viļņa garums, viļņa amplitūda
Par viļņa garumu ir grūtāk runāt garenvirziena vilnī, jo tur ir daudz grūtāk novērot daļiņas, kas veic tādas pašas vibrācijas. Bet ir arī īpašība - viļņa garums, kas nosaka attālumu starp divām daļiņām, kas veic vienādu vibrāciju, vibrāciju ar vienu un to pašu fāzi.
Tāpat par viļņa garumu var saukt attālumu, ko vilnis veicis vienā daļiņas svārstību periodā (2. att.).
Rīsi. 2. Viļņa garums
Nākamais raksturlielums ir viļņu izplatīšanās ātrums (vai vienkārši viļņa ātrums). Viļņu ātrums apzīmē tāpat kā jebkuru citu ātrumu, ar burtu un mēra . Kā skaidri izskaidrot, kas ir viļņu ātrums? Vienkāršākais veids, kā to izdarīt, ir izmantot šķērsviļņu kā piemēru.
Šķērsvilnis ir vilnis, kurā traucējumi ir orientēti perpendikulāri tā izplatīšanās virzienam (3. att.).
Rīsi. 3. Šķērsvilnis
Iedomājieties kaiju, kas lido pāri viļņa virsotnei. Tā lidojuma ātrums pāri virsotnei būs paša viļņa ātrums (4. att.).
Rīsi. 4. Lai noteiktu viļņu ātrumu
Viļņu ātrums atkarīgs no tā, kāds ir vides blīvums, kādi ir šīs vides daļiņu mijiedarbības spēki. Pierakstīsim sakarību starp viļņa ātrumu, viļņa garumu un viļņa periodu: .
Ātrumu var definēt kā attiecību starp viļņa garumu, viļņa noieto attālumu vienā periodā un vides daļiņu vibrācijas periodu, kurā vilnis izplatās. Turklāt atcerieties, ka periods ir saistīts ar biežumu ar šādu attiecību:
Tad mēs iegūstam attiecību, kas savieno ātrumu, viļņa garumu un svārstību frekvenci: .
Mēs zinām, ka vilnis rodas ārējo spēku darbības rezultātā. Ir svarīgi atzīmēt, ka, vilnim pārejot no vienas vides uz otru, mainās tā raksturlielumi: viļņu ātrums, viļņa garums. Bet svārstību frekvence paliek nemainīga.
Bibliogrāfija
- Sokolovičs Ju.A., Bogdanova G.S. Fizika: uzziņu grāmata ar problēmu risināšanas piemēriem. - 2. izdevuma pārdalīšana. - X.: Vesta: izdevniecība "Ranok", 2005. - 464 lpp.
- Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizika. 9. klase: vispārējās izglītības mācību grāmata. iestādes / A.V. Periškins, E.M. Gutņiks. - 14. izd., stereotips. - M.: Bustard, 2009. - 300 lpp.
- Interneta portāls "eduspb" ()
- Interneta portāls "eduspb" ()
- Interneta portāls “class-fizika.narod.ru” ()
Mājasdarbs
Svarīgs fiziskais parametrs, kas nepieciešams daudzu akustikas un radioelektronikas problēmu risināšanai. To var aprēķināt vairākos veidos, atkarībā no tā, kādi parametri ir norādīti. Visērtāk to izdarīt, ja ir zināms izplatīšanās biežums vai periods un ātrums.
Formulas
Pamatformula, kas atbild uz jautājumu par to, kā atrast viļņa garumu, izmantojot frekvenci, ir parādīta zemāk:
Šeit l ir viļņa garums metros, v ir tā izplatīšanās ātrums m/s, u ir lineārā frekvence hercos.
Tā kā biežums ir saistīts ar periodu apgrieztā attiecībā, iepriekšējo izteiksmi var rakstīt atšķirīgi:
T ir svārstību periods sekundēs.
Šo parametru var izteikt ar ciklisko frekvenci un fāzes ātrumu:
l = 2 pi*v/w
Šajā izteiksmē w ir cikliskā frekvence, kas izteikta radiānos sekundē.
Viļņa frekvence visā garumā, kā redzams no iepriekšējās izteiksmes, ir atrodama šādi:
Apskatīsim elektromagnētisko vilni, kas izplatās vielā ar n. Tad viļņa frekvenci garuma izteiksmē izsaka ar šādu sakarību:
Ja tas izplatās vakuumā, tad n = 1, un izteiksme iegūst šādu formu:
Pēdējā formulā viļņu frekvence garuma izteiksmē tiek izteikta, izmantojot konstanti c - gaismas ātrumu vakuumā, c = 300 000 km/s.
Zem viļņu ātrums saprast traucējumu izplatīšanās ātrumu. Piemēram, sitiens pa tērauda stieņa galu izraisa tajā lokālu saspiešanu, kas pēc tam izplatās pa stieni ar ātrumu aptuveni 5 km/s.
Viļņa ātrumu nosaka vides īpašības, kurā vilnis izplatās. Kad vilnis pāriet no vienas vides uz otru, tā ātrums mainās.
Viļņa garums ir attālums, kādā vilnis izplatās laikā, kas vienāds ar svārstību periodu tajā.
Tā kā viļņa ātrums ir nemainīga vērtība (noteiktai videi), viļņa nobrauktais attālums ir vienāds ar ātruma un tā izplatīšanās laika reizinājumu. Tādējādi, lai atrastu viļņa garumu, viļņa ātrums jāreizina ar svārstību periodu tajā:
Kur v- viļņu ātrums, T- viļņu svārstību periods, λ (grieķu burts lambda) - viļņa garums.
Formula izsaka attiecības starp viļņa garumu un tā ātrumu un periodu. Ņemot vērā, ka svārstību periods viļņā ir apgriezti proporcionāls frekvencei v, t.i. T= 1/ v, mēs varam iegūt formulu, kas izsaka saistību starp viļņa garumu un tā ātrumu un frekvenci:
,
kur
Iegūtā formula parāda, ka viļņa ātrums ir vienāds ar viļņa garuma un tajā esošo svārstību frekvences reizinājumu.
Viļņa garums ir viļņa telpiskais periods. Viļņu grafikā (att. iepriekš) viļņa garums ir definēts kā attālums starp diviem tuvākajiem harmonikas punktiem ceļojošais vilnis, kas atrodas tajā pašā svārstību fāzē. Tās ir kā tūlītējas viļņu fotogrāfijas svārstīgā elastīgā vidē noteiktā laika momentā t Un t + Δt. Ass X sakrīt ar viļņu izplatīšanās virzienu, nobīdes uzzīmē uz ordinātu ass s vides vibrējošās daļiņas.
Svārstību biežums viļņā sakrīt ar avota svārstību biežumu, jo daļiņu svārstības vidē ir piespiedu kārtā un nav atkarīgas no vides īpašībām, kurā vilnis izplatās. Vilnim pārejot no vienas vides uz otru, tā frekvence nemainās, mainās tikai ātrums un viļņa garums.
>> Fizika: ātrums un viļņa garums
Katrs vilnis pārvietojas ar noteiktu ātrumu. Zem viļņu ātrums saprast traucējuma izplatīšanās ātrumu. Piemēram, sitiens pa tērauda stieņa galu izraisa tajā lokālu saspiešanu, kas pēc tam izplatās pa stieni ar ātrumu aptuveni 5 km/s.
Viļņa ātrumu nosaka vides īpašības, kurā vilnis izplatās. Kad vilnis pāriet no vienas vides uz otru, tā ātrums mainās.
Papildus ātrumam svarīga viļņa īpašība ir tā viļņa garums. Viļņa garums ir attālums, kādā vilnis izplatās laikā, kas vienāds ar svārstību periodu tajā.
Karotāju pavairošanas virziens
Tā kā viļņa ātrums ir nemainīga vērtība (noteiktai videi), viļņa nobrauktais attālums ir vienāds ar ātruma un tā izplatīšanās laika reizinājumu. Tādējādi lai atrastu viļņa garumu, viļņa ātrums jāreizina ar svārstību periodu tajā:
Izvēloties viļņa izplatīšanās virzienu par x ass virzienu un apzīmējot to daļiņu koordinātes, kas viļņā svārstās caur y, mēs varam konstruēt viļņu diagramma. Sinusoidālā viļņa grafiks (fiksētā laikā t) parādīts 45. attēlā. 
Attālums starp blakus esošajām virsotnēm (vai ieplakām) šajā grafikā sakrīt ar viļņa garumu.
Formula (22.1) izsaka saistību starp viļņa garumu un tā ātrumu un periodu. Ņemot vērā, ka svārstību periods vilnī ir apgriezti proporcionāls frekvencei, t.i. T=1/ v, mēs varam iegūt formulu, kas izsaka saistību starp viļņa garumu un tā ātrumu un frekvenci:
Iegūtā formula to parāda viļņa ātrums ir vienāds ar viļņa garuma un tajā esošo svārstību frekvences reizinājumu.
Svārstību biežums vilnī sakrīt ar avota svārstību frekvenci (jo vides daļiņu svārstības ir piespiedu kārtā) un nav atkarīgas no vides īpašībām, kurā vilnis izplatās. Vilnim pārejot no vienas vides uz otru, tā frekvence nemainās, mainās tikai ātrums un viļņa garums.
??? 1. Ko nozīmē viļņu ātrums? 2. Kas ir viļņa garums? 3. Kā viļņa garums ir saistīts ar svārstību ātrumu un periodu vilnī? 4. Kā viļņa garums ir saistīts ar viļņa svārstību ātrumu un frekvenci? 5. Kuri no šiem viļņu raksturlielumiem mainās, vilnim pārejot no vienas vides uz otru: a) frekvence; b) periods; c) ātrums; d) viļņa garums?
Eksperimentāls uzdevums . Ielejiet vannā ūdeni un, ritmiski pieskaroties ūdenim ar pirkstu (vai lineālu), izveidojiet viļņus uz tās virsmas. Izmantojot dažādas svārstību frekvences (piemēram, pieskaroties ūdenim vienu un divas reizes sekundē), pievērsiet uzmanību attālumam starp blakus esošajām viļņu virsotnēm. Pie kādas svārstību frekvences viļņa garums ir garāks?
S.V. Gromovs, N.A. Rodina, Fizika 8.kl
Iesnieguši lasītāji no interneta vietnēm
Pilns tēmu saraksts pa klasēm, bezmaksas fizikas kontroldarbi, kalendāra plāns atbilstoši skolas fizikas mācību programmai, fizikas kursi un uzdevumi 8. klasei, tēžu bibliotēka, gatavi mājasdarbi
Nodarbības saturs nodarbību piezīmes atbalsta ietvarstundu prezentācijas paātrināšanas metodes interaktīvās tehnoloģijas Prakse uzdevumi un vingrinājumi pašpārbaudes darbnīcas, apmācības, gadījumi, uzdevumi mājasdarbi diskusijas jautājumi retoriski jautājumi no studentiem Ilustrācijas audio, video klipi un multivide fotogrāfijas, attēli, grafikas, tabulas, diagrammas, humors, anekdotes, joki, komiksi, līdzības, teicieni, krustvārdu mīklas, citāti Papildinājumi tēzes raksti triki zinātkārajiem bērnu gultiņas mācību grāmatas pamata un papildu terminu vārdnīca citi Mācību grāmatu un stundu pilnveidošanakļūdu labošana mācību grāmatā fragmenta atjaunināšana mācību grāmatā, inovācijas elementi stundā, novecojušo zināšanu aizstāšana ar jaunām Tikai skolotājiem ideālas nodarbības kalendārais plāns gadam; Integrētās nodarbībasKas jums jāzina un jāprot?
1. Viļņa garuma noteikšana.
Viļņa garums ir attālums starp blakus esošajiem punktiem, kas svārstās tajās pašās fāzēs.
TAS IR INTERESANTI
Seismiskie viļņi.
Seismiskie viļņi ir viļņi, kas izplatās uz Zemes no zemestrīču vai spēcīgu sprādzienu avotiem. Tā kā Zeme lielākoties ir cieta, tajā vienlaikus var rasties divu veidu viļņi - garenvirziena un šķērsvirziena. Šo viļņu ātrums ir atšķirīgs: gareniskie virzās ātrāk nekā šķērsvirziena. Piemēram, 500 km dziļumā šķērsenisko seismisko viļņu ātrums ir 5 km/s, bet garenvirziena viļņu ātrums ir 10 km/s.
Seismisko viļņu radīto zemes virsmas vibrāciju reģistrācija un reģistrēšana tiek veikta, izmantojot instrumentus - seismogrāfus. Izplatoties no zemestrīces avota, seismiskajā stacijā vispirms nonāk gareniskie viļņi, bet pēc kāda laika - šķērsviļņi. Zinot seismisko viļņu izplatīšanās ātrumu zemes garozā un šķērsviļņa aizkaves laiku, iespējams noteikt attālumu līdz zemestrīces centram. Lai precīzāk noskaidrotu, kur tas atrodas, viņi izmanto datus no vairākām seismiskajām stacijām.
Katru gadu visā pasaulē tiek reģistrēti simtiem tūkstošu zemestrīču. Lielākā daļa no tām ir vājas, bet dažas tiek novērotas laiku pa laikam. kas pārkāpj augsnes integritāti, iznīcina ēkas un noved pie upuriem.
Zemestrīču intensitāte tiek novērtēta 12 ballu skalā.
1948. gads - Ašhabada - zemestrīce 9-12 balles
1966. gads - Taškenta - 8 punkti
1988. gads — Spitaks — gāja bojā vairāki desmiti tūkstošu cilvēku
1976. gads — Ķīna — simtiem tūkstošu upuru
Pret zemestrīču postošajām sekām ir iespējams cīnīties, tikai uzbūvējot zemestrīcēm izturīgas ēkas. Bet kuros Zemes apgabalos notiks nākamā zemestrīce?
Zemestrīču prognozēšana ir biedējošs uzdevums. Šīs problēmas risināšanā nodarbojas daudzi pētniecības institūti daudzās pasaules valstīs. Seismisko viļņu izpēte mūsu Zemes iekšienē ļauj mums izpētīt planētas dziļo struktūru. Turklāt seismiskā izpēte palīdz atklāt apgabalus, kas ir labvēlīgi naftas un gāzes uzkrāšanai. Seismiskie pētījumi tiek veikti ne tikai uz Zemes, bet arī uz citiem debess ķermeņiem.
1969. gadā amerikāņu astronauti izvietoja seismiskās stacijas uz Mēness. Katru gadu viņi reģistrēja no 600 līdz 3000 vājām mēnesstrīcēm. 1976. gadā ar kosmosa kuģa Viking (ASV) palīdzību uz Marsa tika uzstādīts seismogrāfs.
DARI PATS
Viļņi uz papīra.
Izmantojot skaņas cauruli, varat veikt daudzus eksperimentus.
Ja, piemēram, uz mīksta pamatnes, kas atrodas uz galda, uzliek bieza, gaiša papīra loksni, uzkaisa virsū kālija permanganāta kristālu kārtu, loksnes vidū vertikāli novieto stikla caurulīti un ar berzi ierosina tajā vibrācijas. , tad, kad parādīsies skaņa, kālija permanganāta kristāli sāks kustēties un veidos skaistas līnijas. Caurulei vajadzētu tikai viegli pieskarties loksnes virsmai. Raksts, kas parādās uz lapas, būs atkarīgs no caurules garuma.
Caurule ierosina vibrācijas papīra loksnē. Papīra loksnē veidojas stāvvilnis, kas ir divu ceļojošu viļņu iejaukšanās rezultāts. No oscilējošās caurules gala rodas apļveida vilnis, kas, nemainot fāzi, tiek atspoguļots no papīra malas. Šie viļņi ir saskaņoti un traucē, sadalot kālija permanganāta kristālus uz papīra savādos veidos.
PAR TRIECIENU VILNI
Lekcijā "Par kuģu viļņiem" Lords Kelvins teica:
"...vienu atklājumu patiesībā izdarīja zirgs, kas katru dienu vilka laivu pa virvi starp Glāzgovu
un Ardrossan. Kādu dienu zirgs piesteidzās, un vadītājs, būdams vērīgs cilvēks, pamanīja, ka, zirgam sasniedzot noteiktu ātrumu, laivu vilkt kļuva acīmredzami vieglāk.
un aiz viņas nebija palikušas nekādas viļņa pēdas.
Šīs parādības izskaidrojums ir tāds, ka sakrita laivas ātrums un viļņa ātrums, ko laiva uzbudina upē.
Ja zirgs skrietu vēl ātrāk (laivas ātrums kļūtu lielāks par viļņa ātrumu),
tad aiz laivas parādītos triecienvilnis.
Virsskaņas lidmašīnas triecienvilnis notiek tieši tādā pašā veidā.