Valurile sunt tulburări care se propagă prin spațiu fără a transporta materia, doar energie.
Elementul care provoacă un val se numește sursă, de exemplu, o piatră aruncată în apele unui râu va genera valuri circulare.
Undele circulare pe suprafața unui lichid
Exemple de unde sunt: undele mării, undele radio, sunetul, lumina, raze X, cuptorul cu microunde printre altele.
Partea fizicii care studiază undele și caracteristicile lor se numește undă.
Caracteristicile valurilor
Pentru a caracteriza undele folosim următoarele cantități:
- Amplitudine: corespunde înălțimii valului, marcată de distanța dintre punctul de echilibru (de repaus) al valului și creastă. Rețineți că „creasta” indică punctul maxim al valului, în timp ce „valea” reprezintă punctul minim.
- Lungime de undă: Reprezentată de litera greacă lambda (λ), este distanța dintre două văi sau creaste succesive.
- Viteză: reprezentată de litera (v), viteza unei unde depinde de mediul în care se propagă. Deci, atunci când o undă își schimbă mediul de propagare, viteza sa se poate schimba.
- Frecvență: reprezentat de litera (f), în sistemul internațional frecvența se măsoară în hertz (Hz) și corespunde numărului de oscilații de undă într-un interval de timp dat. Frecvența unei unde nu depinde de mediul de propagare, ci doar de frecvența sursei care a produs valul.
- Curs de timp: reprezentată de litera (T), perioada corespunde timpului unei lungimi de undă. În sistemul internațional, unitatea de măsurare a perioadei este de secunde.
Tipuri de valuri
cât despre natură, există două tipuri de unde:
- Undele mecanice: pentru a se produce propagarea, undele mecanice au nevoie de un mediu material, de exemplu, undele sonore și undele pe un șir.
- Undele electromagnetice: în acest caz, nu este necesar să existe un mediu material pentru propagarea undei, de exemplu, undele radio și lumina.
Clasificarea valurilor
Conform direcția de propagare a undei, acestea sunt clasificate în:
-
Undele unidimensionale: unde care se propagă într-o singură direcție.
Exemplu: valuri pe o frânghie. -
unde bidimensionale: unde care se propagă în două direcții.
Exemplu: valurile care se propagă pe suprafața unui lac. -
unde tridimensionale: unde care se propagă în toate direcțiile posibile.
Exemplu: unde sonore.
Valurile pot fi, de asemenea, clasificate în funcție de direcția vibrației:
-
Valuri longitudinale: vibrația sursei este paralelă cu deplasarea undelor.
Exemplu: unde sonore
-
Valuri transversale: vibrația este perpendiculară pe propagarea undei.
Exemplu: undă pe un șir.
Formule
Relația dintre perioadă și frecvență
Perioada este inversul frecvenței.
Prin urmare:
viteza de propagare
Viteza poate fi calculată și în funcție de frecvență, înlocuind perioada inversă a frecvenței.
Avem:
Exemplu
Care este perioada și viteza de propagare a unei unde care are o frecvență de 5Hz și o lungime de undă de 0,2 m?
Deoarece perioada este inversa frecvenței, atunci:
Pentru a calcula viteza folosim lungimea de undă și frecvența, astfel:
Fenomene ondulate
Reflecţie
O undă care se propagă într-un anumit mediu atunci când întâlnește un obstacol poate suferi reflexie, adică pentru a inversa direcția de propagare.
La reflecție, lungimea de undă, viteza de propagare și frecvența undei nu se schimbă.
Un exemplu este atunci când o persoană strigă într-o vale și aude câteva secunde mai târziu ecoul vocii sale.
Prin reflexia luminii ne putem vedea propria imagine pe o suprafață lustruită.
Imagine reflectată în suprafața calmă a unui lac
Refracţie
Refracția este un fenomen care se întâmplă atunci când o undă schimbă mediul de propagare. În acest caz, poate apărea o schimbare a valorii vitezei și a direcției de propagare.
Valurile de pe o plajă se rup paralel cu țărmul, din cauza fenomenului de refracție. Schimbarea adâncimii apei (mediu de propagare) determină schimbarea direcției valurilor, făcându-le paralele cu țărmul.
Difracţie
Valurile ocolesc obstacolele. Când se întâmplă acest lucru, spunem că unda a fost difractată.
Difracția ne permite să auzim, de exemplu, o persoană de cealaltă parte a unui perete.
Când treceți printr-un obstacol, valurile sunt întinse.
Interferență
Când două unde se întâlnesc, apare o interacțiune între amplitudinile lor numite interferențe.
Interferența poate fi constructivă (amplitudine crescută) sau distructivă (amplitudine scăzută).
valuri staționare
Undele staționare apar din suprapunerea undelor periodice care sunt direcții egale și opuse.
Când intervine o interferență constructivă și distructivă, acestea prezintă puncte care vibrează și altele care nu vibrează.
Putem produce unde staționare pe o coardă cu capete fixe, cum ar fi corzile unei chitare.
Aflați totul despre:
- Unde sonore
- Viteza sunetului
- Viteza luminii
- Energie
- valuri gravitationale
- Formule de fizică
Exerciții de examen de admitere
1. (ENEM - 2016)
Electrocardiograma, un test utilizat pentru a evalua starea inimii unui pacient, este o înregistrare a activității electrice a inimii pe o anumită perioadă de timp. Figura reprezintă electrocardiograma unui pacient adult odihnit, nefumător, într-un mediu plăcut de temperatură. În aceste condiții, o frecvență cardiacă cuprinsă între 60 și 100 de bătăi pe minut este considerată normală.
Pe baza electrocardiogramei prezentate, se identifică faptul că ritmul cardiac al pacientului este
anormal.
b) peste valoarea ideală
c) sub valoarea ideală
d) aproape de limita inferioară
e) aproape de limita superioară
Alternativa c) sub valoarea ideală
2. (ENEM 2013)
Atunci când călătoresc cu avionul, pasagerilor li se cere să oprească toate dispozitivele a căror funcționare implică emisia sau recepția undelor electromagnetice. Procedura este utilizată pentru a elimina sursele de radiații care ar putea interfera cu comunicațiile radio ale piloților cu turnul de control.
Proprietatea undelor emise care justifică procedura adoptată este faptul că
a) au faze opuse
b) să fie ambele audibile
c) au intensități inverse
d) să fie de aceeași gamă
e) au frecvențe apropiate
Alternativa e) au frecvențe apropiate
3. (ENEM 2013)
O manifestare obișnuită a fanilor în stadioanele de fotbal este ola mexicană. Spectatorii unei linii, fără să-și părăsească locul și fără să se miște lateral, stau și stau, sincronizați cu cei ai liniei adiacente. Efectul colectiv se răspândește prin spectatorii stadionului, formând o undă progresivă, așa cum se arată în ilustrație.
Se estimează că viteza de propagare a acestei „unde umane” este de 45 km / h și că fiecare perioadă de oscilație conține 16 persoane, care se ridică în picioare și stau îngrijite și distanțate la 80 cm unul de celălalt.
În această ola mexicană, frecvența undelor, în hertz, este o valoare mai apropiată de
a) 0,3
b) 0,5
c) 1.0
d) 1.9
e) 3.7
Alternativa c) 1.0
