Bølger er forstyrrelser, der spredes gennem rummet uden at transportere stof, kun energi.
Elementet, der forårsager en bølge, kaldes en kilde, for eksempel vil en sten kastet i en flods vand generere cirkulære bølger.
Cirkulære bølger på overfladen af en væske
Eksempler på bølger er: havbølger, radiobølger, lyd, lys, røntgen, mikrobølgeovn blandt andre.
Den del af fysikken, der studerer bølger og deres egenskaber, kaldes undulatory.
Bølgeegenskaber
For at karakterisere bølgerne bruger vi følgende mængder:
- Amplitude: svarer til bølgehøjden markeret med afstanden mellem bølgens ligevægt (hvilepunkt) og toppen. Bemærk, at "toppen" angiver bølgens maksimale punkt, mens "dalen" repræsenterer minimumspunktet.
- Bølgelængde: Repræsenteret med det græske bogstav lambda (λ), det er afstanden mellem to på hinanden følgende dale eller kamme.
- Fart: repræsenteret af bogstavet (v), afhænger en bølges hastighed af det medium, hvor den forplantes. Så når en bølge ændrer sit forplantningsmedium, kan dens hastighed ændre sig.
- Frekvens: repræsenteret af bogstavet (f), i det internationale system måles frekvensen i hertz (Hz) og svarer til antallet af bølgesvingninger i et givet tidsinterval. Frekvensen af en bølge afhænger ikke af formeringsmediet, kun af frekvensen for den kilde, der producerede bølgen.
- Tidsforløb: repræsenteret af bogstavet (T) svarer perioden til tidspunktet for en bølgelængde. I det internationale system er periodemåleenheden sekunder.
Typer af bølger
hvad angår natur, der er to typer bølger:
- Mekaniske bølger: for at formering skal forekomme, har mekaniske bølger brug for et materialemedium, for eksempel lydbølger og bølger på en streng.
- Elektromagnetiske bølger: i dette tilfælde er det ikke nødvendigt, at der er et materialemedium, som bølgen kan udbrede, for eksempel radiobølger og lys.
Bølgeklassifikation
Ifølge bølgeudbredelsesretning, de er klassificeret i:
-
En-dimensionelle bølger: bølger, der spredes i en retning.
Eksempel: bølger på et reb. -
to-dimensionelle bølger: bølger, der formerer sig i to retninger.
Eksempel: bølger, der formerer sig på overfladen af en sø. -
tredimensionelle bølger: bølger, der formerer sig i alle mulige retninger.
Eksempel: lydbølger.
Bølger kan også klassificeres efter vibrationsretning:
-
Langsgående bølger: kildevibration er parallel med bølgeforskydning.
Eksempel: lydbølger
-
Tværgående bølger: Vibrationen er vinkelret på bølgeforplantningen.
Eksempel: bølge på en streng.
Formler
Forholdet mellem periode og hyppighed
Periode er omvendt af frekvens.
Dermed:
formeringshastighed
Hastighed kan også beregnes som en funktion af frekvens, der erstatter invers af frekvens.
Vi har:
Eksempel
Hvad er periode og udbredelseshastighed for en bølge, der har en frekvens på 5Hz og en bølgelængde på 0,2 m?
Da perioden er den omvendte af frekvensen, så:
For at beregne hastigheden bruger vi bølgelængden og frekvensen på denne måde:
Bølgende fænomener
Afspejling
En bølge, der formerer sig i et bestemt medium, når man støder på en hindring, kan lide refleksion, det vil sige at vende udbredelsesretningen.
Ved refleksion ændres bølgelængden, udbredelseshastigheden og frekvensen af bølgen ikke.
Et eksempel er når en person råber i en dal og hører et par sekunder senere ekkoet af hans stemme.
Gennem lysreflektion kan vi se vores eget billede på en poleret overflade.
Billedet afspejles i den rolige overflade af en sø
Brydning
Brydning er et fænomen, der sker, når en bølge ændrer formeringsmediet. I dette tilfælde kan der forekomme en ændring i hastighedsværdien og udbredelsesretningen.
Bølger på en strand bryder parallelt med kysten på grund af brydningsfænomenet. Ændringen i vanddybde (formeringsmedium) får retning af bølgerne til at ændre sig, hvilket gør dem parallelle med kysten.
Diffraktion
Bølgerne går omkring forhindringer. Når dette sker, siger vi, at bølgen er blevet diffrakteret.
Diffraktion tillader os at høre for eksempel en person på den anden side af en mur.
Når man passerer gennem en forhindring, spredes bølgerne.
Interferens
Når to bølger mødes, opstår der en interaktion mellem deres amplituder kaldet interferens.
Interferens kan være konstruktiv (øget amplitude) eller destruktiv (nedsat amplitude).
stående bølger
Stående bølger opstår fra overlejringen af lige periodiske bølger og fra modsatte retninger.
Når konstruktiv og destruktiv interferens opstår, præsenterer de punkter, der vibrerer og andre, der ikke vibrerer.
Vi kan producere stående bølger på en streng med faste ender, for eksempel på strengene til en guitar.
Vide alt om:
- Lydbølger
- Lydens hastighed
- Lysets hastighed
- Energi
- gravitationsbølger
- Fysikformler
Indgangseksamen øvelser
1. (ENEM - 2016)
Elektrokardiogrammet, en undersøgelse, der bruges til at vurdere tilstanden for en patients hjerte, er en registrering af hjertets elektriske aktivitet over en bestemt periode. Figuren repræsenterer elektrokardiogrammet for en udhvilet, ikke-ryger voksen patient i et behageligt temperaturmiljø. Under disse forhold betragtes en puls mellem 60 og 100 slag i minuttet som normal.
Baseret på det præsenterede elektrokardiogram identificeres det, at patientens puls er
ikke normal.
b) over den ideelle værdi
c) under den ideelle værdi
d) tæt på den nedre grænse
e) tæt på den øvre grænse
Alternativ c) under den ideelle værdi
2. (ENEM 2013)
Når de rejser med fly, bliver passagererne bedt om at slukke for alle enheder, hvis drift involverer emission eller modtagelse af elektromagnetiske bølger. Proceduren bruges til at eliminere strålingskilder, der kan forstyrre pilotenes radiokommunikation med kontroltårnet.
Egenskaben ved de udsendte bølger, der berettiger den vedtagne procedure, er det faktum, at
a) har modsatte faser
b) være begge hørbare
c) have inverse intensiteter
d) være i samme område
e) har tætte frekvenser
Alternativ e) har tætte frekvenser
3. (ENEM 2013)
En almindelig manifestation af fans i fodboldstadioner er den mexicanske ola. Tilskuerne på en linje uden at forlade deres plads og uden at bevæge sig sideværts, står og sidder, synkroniseret med dem fra den tilstødende linje. Den kollektive effekt spredes gennem stadionens tilskuere og danner en progressiv bølge, som vist i illustrationen.
Det anslås, at udbredelseshastigheden for denne "menneskelige bølge" er 45 km / t, og at hver svingningsperiode indeholder 16 mennesker, der rejser sig og sidder pænt og adskilt 80 cm fra hinanden.
I denne mexicanske ola er bølgefrekvensen i hertz en værdi tættere på
a) 0,3
b) 0,5
c) 1.0
d) 1.9
e) 3.7
Alternativ c) 1.0
