Волны - это возмущения, которые распространяются в пространстве, не транспортируя материю, только энергию.
Элемент, вызывающий волну, называется источником, например, камень, брошенный в воду реки, будет генерировать круговые волны.
Круговые волны на поверхности жидкости
Примеры волн: морские волны, радиоволны, звук, свет, рентгеновские лучи, микроволновая печь и другие.
Раздел физики, изучающий волны и их характеристики, называется волновым.
Волновые характеристики
Для характеристики волн мы используем следующие величины:
- Амплитуда: соответствует высоте волны, отмеченной расстоянием между точкой равновесия (покоя) волны и гребнем. Обратите внимание, что «гребень» обозначает точку максимума волны, а «впадина» - точку минимума.
- Длина волны: Обозначается греческой буквой лямбда (λ), это расстояние между двумя последовательными впадинами или гребнями.
- Скорость: обозначается буквой (v), скорость волны зависит от среды, в которой она распространяется. Поэтому, когда волна меняет среду распространения, ее скорость может измениться.
- Частота: обозначается буквой (f), в международной системе частота измеряется в герцах (Гц) и соответствует количеству волновых колебаний в данном временном интервале. Частота волны не зависит от среды распространения, а только от частоты источника, создавшего волну.
- Курс времени: обозначается буквой (T), период соответствует времени длины волны. В международной системе единицей измерения периода являются секунды.
Типы волн
Для природа, есть два типа волн:
- Механические волны: для распространения механическим волнам необходима материальная среда, например, звуковые волны и волны на струне.
- Электромагнитные волны: в этом случае не обязательно наличие материальной среды для распространения волны, например радиоволн и света.
Волновая классификация
В соответствии с направление распространения волны, они подразделяются на:
-
Одномерные волны: волны, распространяющиеся в одном направлении.
Пример: волны на веревке. -
двумерные волны: волны, распространяющиеся в двух направлениях.
Пример: волны, распространяющиеся по поверхности озера. -
трехмерные волны: волны, распространяющиеся во всех возможных направлениях.
Пример: звуковые волны.
Волны также можно классифицировать по направление вибрации:
-
Продольные волны: вибрация источника параллельна смещению волны.
Пример: звуковые волны
-
Поперечные волны: вибрация перпендикулярна распространению волны.
Пример: волна на веревочке.
Формулы
Связь между периодом и частотой
Период - это величина, обратная частоте.
Таким образом:
скорость распространения
Скорость также можно вычислить как функцию частоты, заменив период, обратный частоте.
У нас есть:
Пример
Каков период и скорость распространения волны с частотой 5 Гц и длиной волны 0,2 м?
Поскольку период обратен частоте, тогда:
Для расчета скорости мы используем длину волны и частоту, например:
Волнообразные явления
Отражение
Волна, распространяющаяся в определенной среде при встрече с препятствием, может отражаться, то есть менять направление распространения.
При отражении длина волны, скорость распространения и частота волны не меняются.
Например, человек кричит в долине и через несколько секунд слышит эхо своего голоса.
Благодаря отражению света мы можем увидеть собственное изображение на полированной поверхности.
Изображение отражается на спокойной глади озера
Преломление
Преломление - это явление, которое происходит, когда волна изменяет среду распространения. В этом случае может произойти изменение значения скорости и направления распространения.
Волны на пляже разбиваются параллельно берегу из-за явления преломления. Изменение глубины воды (среды распространения) вызывает изменение направления волн, делая их параллельными берегу.
Дифракция
Волны огибают препятствия. Когда это происходит, мы говорим, что волна дифрагировала.
Дифракция позволяет нам слышать, например, человека по ту сторону стены.
При прохождении препятствия волны рассеиваются.
Вмешательство
Когда две волны встречаются, между их амплитудами происходит взаимодействие, называемое интерференцией.
Помехи могут быть конструктивными (увеличенная амплитуда) или деструктивными (уменьшенная амплитуда).
стоячие волны
Стоячие волны возникают в результате суперпозиции равных периодических волн и противоположных направлений.
Когда происходит конструктивная и деструктивная интерференция, они представляют точки, которые вибрируют, и другие, которые не вибрируют.
Мы можем создавать стоячие волны на струне с закрепленными концами, например, на струнах гитары.
Знайте все о:
- Звуковые волны
- Скорость звука
- Скорость света
- Энергия
- гравитационные волны
- Физические формулы
Упражнения для вступительных экзаменов
1. (ENEM - 2016)
Электрокардиограмма, исследование, используемое для оценки состояния сердца пациента, представляет собой запись электрической активности сердца за определенный период времени. На рисунке представлена электрокардиограмма отдохнувшего, некурящего взрослого пациента в приятной температурной среде. В этих условиях нормальным считается частота сердечных сокращений от 60 до 100 ударов в минуту.
На основании представленной электрокардиограммы установлено, что частота сердечных сокращений пациента
не нормально.
б) выше идеального значения
в) ниже идеального значения
г) близко к нижнему пределу
д) близко к верхней границе
Альтернатива в) ниже идеального значения
2. (ENEM 2013)
При путешествии на самолете пассажиров просят выключить все устройства, работа которых связана с излучением или приемом электромагнитных волн. Процедура используется для устранения источников излучения, которые могут помешать радиосвязи пилотов с диспетчерской.
Свойством излучаемых волн, оправдывающим принятую процедуру, является то, что
а) иметь противоположные фазы
б) быть оба слышными
в) иметь обратные интенсивности
г) быть того же диапазона
д) иметь близкие частоты
Альтернатива д) иметь близкие частоты
3. (ENEM 2013)
Распространенное проявление болельщиков на футбольных стадионах - мексиканская ола. Зрители линии, не покидая своего места и не двигаясь в стороны, встают и сидят синхронно со зрителями соседней линии. Коллективный эффект распространяется на зрителей стадиона, образуя прогрессивную волну, как показано на рисунке.
Подсчитано, что скорость распространения этой «человеческой волны» составляет 45 км / ч, и что каждый период колебаний содержит 16 человек, которые встают и аккуратно сидят на расстоянии 80 см друг от друга.
В этом мексиканском оле частота волны в герцах является значением, близким к
а) 0,3
б) 0,5
в) 1.0
г) 1,9
д) 3,7
Альтернатива c) 1.0
