Valovi su poremećaji koji se šire svemirom, a da ne prenose materiju, samo energiju.
Element koji uzrokuje val naziva se izvorom, na primjer, kamen bačen u vode rijeke generirat će kružne valove.
Kružni valovi na površini tekućine
Primjeri valova su: morski valovi, radio valovi, zvuk, svjetlost, rendgen, mikrovalna pećnica.
Dio fizike koji proučava valove i njihove karakteristike naziva se valovitim.
Karakteristike valova
Za karakterizaciju valova koristimo sljedeće veličine:
- Amplituda: odgovara visini vala, označenoj razmakom između točke ravnoteže (odmora) vala i grebena. Imajte na umu da "greben" označava maksimalnu točku vala, dok "dolina" predstavlja minimalnu točku.
- Duljina vala: Prikazano grčkim slovom lambda (λ), to je udaljenost između dvije uzastopne doline ili grebena.
- Ubrzati: predstavljen slovom (v), brzina vala ovisi o mediju u kojem se širi. Dakle, kad val promijeni svoj medij širenja, njegova se brzina može promijeniti.
- Frekvencija: predstavljeno slovom (f), u međunarodnom sustavu frekvencija se mjeri u hercima (Hz) i odgovara broju oscilacija valova u danom vremenskom intervalu. Frekvencija vala ne ovisi o mediju za širenje, već samo o frekvenciji izvora koji je proizveo val.
- Vremenski tečaj: predstavljeno slovom (T), razdoblje odgovara vremenu valne duljine. U međunarodnom sustavu mjerna jedinica razdoblja su sekunde.
Vrste valova
Što se tiče priroda, postoje dvije vrste valova:
- Mehanički valovi: da bi došlo do širenja, mehanički valovi trebaju materijalni medij, na primjer zvučni valovi i valovi na žici.
- Elektromagnetski valovi: u ovom slučaju nije potrebno da postoji materijalni medij za širenje vala, na primjer, radio valovi i svjetlost.
Klasifikacija valova
Prema smjer širenja valova, svrstani su u:
-
Jednodimenzionalni valovi: valovi koji se šire u jednom smjeru.
Primjer: valovi na užetu. -
dvodimenzionalni valovi: valovi koji se šire u dva smjera.
Primjer: valovi koji se šire na površini jezera. -
trodimenzionalni valovi: valovi koji se šire u svim mogućim smjerovima.
Primjer: zvučni valovi.
Valovi se također mogu klasificirati prema smjer vibracija:
-
Uzdužni valovi: vibracija izvora paralelna je s pomicanjem valova.
Primjer: zvučni valovi
-
Poprečni valovi: vibracija je okomita na širenje vala.
Primjer: val na žici.
Formule
Odnos između razdoblja i učestalosti
Razdoblje je inverzna frekvencija.
Tako:
brzina širenja
Brzina se također može izračunati kao funkcija frekvencije, zamjenjujući razdoblje obrnutom od frekvencije.
Imamo:
Primjer
Koliki je period i brzina širenja vala koji ima frekvenciju 5Hz i valnu duljinu 0,2 m?
Kako je razdoblje obrnuto od frekvencije, tada:
Za izračunavanje brzine koristimo valnu duljinu i frekvenciju, ovako:
Valoviti fenomeni
Odraz
Val koji se širi u određenom mediju kad naiđe na prepreku može pretrpjeti refleksiju, odnosno obrnuti smjer širenja.
Nakon refleksije, valna duljina, brzina širenja i frekvencija vala ne mijenjaju se.
Primjer je kad osoba viče u dolini i čuje nekoliko sekundi kasnije odjek svog glasa.
Kroz refleksiju svjetlosti možemo vidjeti vlastitu sliku na poliranoj površini.
Slika se ogleda u mirnoj površini jezera
Prelamanje
Refrakcija je pojava koja se događa kada val promijeni medij širenja. U tom slučaju može doći do promjene vrijednosti brzine i smjera širenja.
Valovi na plaži lome se paralelno s obalom zbog pojave loma. Promjena dubine vode (medija širenja) uzrokuje promjenu smjera valova, čineći ih paralelnima s obalom.
Difrakcija
Valovi obilaze prepreke. Kad se to dogodi, kažemo da je val difraktiran.
Difrakcija nam omogućuje da na primjer čujemo osobu s druge strane zida.
Pri prolasku kroz prepreku valovi su raspršeni.
Smetnje
Kada se dva vala sretnu, dolazi do interakcije između njihovih amplituda koje se nazivaju interferencija.
Interferencije mogu biti konstruktivne (povećana amplituda) ili destruktivne (smanjena amplituda).
stojeći valovi
Stojeći valovi nastaju iz superpozicije jednakih periodičnih valova i iz suprotnih smjerova.
Kada se pojave konstruktivne i destruktivne smetnje, one predstavljaju točke koje vibriraju i druge koje ne vibriraju.
Stalne valove možemo stvarati na žici s fiksnim krajevima, na primjer na žicama gitare.
Znati sve o:
- Zvučni valovi
- Brzina zvuka
- Brzina svjetlosti
- Energija
- gravitacijski valovi
- Formule iz fizike
Vježbe prijamnog ispita
1. (ENEM - 2016)
Elektrokardiogram, ispit koji se koristi za procjenu stanja srca pacijenta, zapis je električne aktivnosti srca tijekom određenog vremenskog razdoblja. Slika predstavlja elektrokardiogram odraslog pacijenta koji se odmarao i ne puši u ugodnom temperaturnom okruženju. U tim se uvjetima puls između 60 i 100 otkucaja u minuti smatra normalnim.
Na temelju predstavljenog elektrokardiograma utvrđeno je da je puls pacijenta
nije normalno.
b) iznad idealne vrijednosti
c) ispod idealne vrijednosti
d) blizu donje granice
e) blizu gornje granice
Alternativa c) ispod idealne vrijednosti
2. (ENEM 2013)
Kada putuju avionom, od putnika se traži da isključe sve uređaje čiji rad uključuje emisiju ili prijam elektromagnetskih valova. Postupak se koristi za uklanjanje izvora zračenja koji bi mogli ometati radio-komunikaciju pilota s kontrolnim tornjem.
Svojstvo emitiranih valova koje opravdava usvojeni postupak jest činjenica da
a) imaju suprotne faze
b) biti obje zvučne
c) imaju obrnuti intenzitet
d) biti u istom opsegu
e) imaju bliske frekvencije
Alternativa e) imaju bliske frekvencije
3. (ENEM 2013)
Uobičajena manifestacija navijača na nogometnim stadionima je meksička ola. Gledatelji crte, ne napuštajući svoje mjesto i ne krećući se bočno, stoje i sjede, sinkronizirani s onima iz susjedne crte. Kolektivni efekt širi se gledateljima stadiona, tvoreći progresivni val, kao što je prikazano na ilustraciji.
Procjenjuje se da je brzina širenja ovog "ljudskog vala" 45 km / h i da svako razdoblje oscilacije sadrži 16 ljudi koji ustanu i uredno sjede te međusobno udaljeni 80 cm.
U ovom meksičkom olu frekvencija vala, u hercima, je vrijednost bliža
a) 0,3
b) 0,5
c) 1,0
d) 1.9
e) 3.7
Alternativa c) 1.0
