Valovi so motnje, ki se širijo po vesolju, ne da bi prenašale snov, le energijo.
Element, ki povzroča val, se imenuje vir, na primer kamen, vržen v vode reke, bo ustvaril krožne valove.
Krožni valovi na površini tekočine
Primeri valov so med drugim morski valovi, radijski valovi, zvok, svetloba, rentgen, mikrovalovna pečica.
Del fizike, ki preučuje valove in njihove značilnosti, se imenuje valovit.
Značilnosti valov
Za karakterizacijo valov uporabljamo naslednje količine:
- Amplituda: ustreza višini vala, označeni z razdaljo med ravnotežno (počivajočo) točko vala in grebenom. Upoštevajte, da "greben" označuje največjo točko vala, medtem ko "dolina" predstavlja najmanjšo točko.
- Dolžina vala: Predstavljena z grško črko lambda (λ), je razdalja med dvema zaporednima dolinama ali grebenoma.
- Hitrost: predstavljen s črko (v), je hitrost vala odvisna od medija, v katerem se širi. Ko val spremeni svoj medij širjenja, se lahko njegova hitrost spremeni.
- Pogostost: predstavljena s črko (f), se v mednarodnem sistemu frekvenca meri v hercih (Hz) in ustreza številu nihanj valov v določenem časovnem intervalu. Frekvenca vala ni odvisna od razširjevalnega medija, temveč le od frekvence vira, ki je ustvaril val.
- Časovni potek: predstavljeno s črko (T), obdobje ustreza času valovne dolžine. V mednarodnem sistemu je enota za merjenje obdobja v sekundah.
Vrste valov
Kar zadeva narave, obstajata dve vrsti valov:
- Mehanski valovi: za širjenje mehanični valovi potrebujejo materialni medij, na primer zvočni valovi in valovi na vrvici.
- Elektromagnetni valovi: v tem primeru ni nujno, da obstaja material za gojenje vala, na primer radijski valovi in svetloba.
Klasifikacija valov
Po navedbah smer širjenja valov, so razvrščeni v:
-
Enodimenzionalni valovi: valovi, ki se širijo v eno smer.
Primer: valovi na vrvi. -
dvodimenzionalni valovi: valovi, ki se širijo v dve smeri.
Primer: valovi, ki se širijo na površini jezera. -
tridimenzionalni valovi: valovi, ki se širijo v vseh mogočih smereh.
Primer: zvočni valovi.
Valove lahko razvrstimo tudi glede na smer vibracij:
-
Vzdolžni valovi: vibracije vira so vzporedne s premikanjem valov.
Primer: zvočni valovi
-
Prečni valovi: vibracije so pravokotne na širjenje valov.
Primer: val na vrvici.
Formule
Razmerje med obdobjem in pogostostjo
Obdobje je obratna frekvenca.
Tako:
hitrost širjenja
Hitrost lahko izračunamo tudi kot funkcijo frekvence, inverzo frekvence nadomestimo z obdobjem.
Imamo:
Primer
Kakšno je obdobje in hitrost širjenja vala, ki ima frekvenco 5Hz in valovno dolžino 0,2 m?
Ker je obdobje inverzno frekvenci, potem:
Za izračun hitrosti uporabimo valovno dolžino in frekvenco, takole:
Valovit pojav
Odsev
Val, ki se širi v določenem mediju, ko naleti na oviro, lahko trpi zaradi odboja, to je, da spremeni smer širjenja.
Ob odboju se valovna dolžina, hitrost širjenja in frekvenca vala ne spremenijo.
Primer je, ko človek kriči v dolini in nekaj sekund kasneje zasliši odmev svojega glasu.
Z odbojem svetlobe lahko na polirani površini vidimo lastno sliko.
Slika se odraža v mirni gladini jezera
Lom
Refrakcija je pojav, ki se zgodi, ko val spremeni sredstvo za širjenje. V tem primeru lahko pride do spremembe vrednosti hitrosti in smeri širjenja.
Valovi na plaži se lomijo vzporedno z obalo zaradi pojava loma. Sprememba globine vode (propagacijskega medija) povzroči spremembo smeri valov, zaradi česar so vzporedni z obalo.
Difrakcija
Valovi obidejo ovire. Ko se to zgodi, rečemo, da je val difraktiran.
Difrakcija nam omogoča, da na primer slišimo osebo na drugi strani stene.
Pri prehodu skozi oviro so valovi razpršeni.
Motnje
Ko se dva vala srečata, pride do interakcije med njihovimi amplitudami, imenovano interferenca.
Motnje so lahko konstruktivne (povečana amplituda) ali destruktivne (zmanjšana amplituda).
stoječi valovi
Stoječi valovi se pojavljajo iz superpozicije enakih periodičnih valov in iz nasprotnih smeri.
Ko pride do konstruktivnih in destruktivnih motenj, predstavljajo točke, ki vibrirajo in druge, ki ne vibrirajo.
Na struni s fiksnimi konci lahko ustvarimo stoječe valove, kot so strune kitare.
Vedeti vse o:
- Zvočni valovi
- Hitrost zvoka
- Hitrost svetlobe
- Energija
- gravitacijski valovi
- Formule fizike
Vaje sprejemnega izpita
1. (ENEM - 2016)
Elektrokardiogram, test, ki se uporablja za oceno stanja bolnikovega srca, je zapis električne aktivnosti srca v določenem časovnem obdobju. Slika predstavlja elektrokardiogram počivajočega odraslega nekadilca v prijetnem temperaturnem okolju. V teh pogojih se šteje, da je srčni utrip med 60 in 100 utripov na minuto normalen.
Na podlagi predstavljenega elektrokardiograma je ugotovljeno, da je pacientov srčni utrip
ni normalno.
b) nad idealno vrednostjo
c) pod idealno vrednostjo
d) blizu spodnje meje
e) blizu zgornje meje
Alternativa c) pod idealno vrednostjo
2. (ENEM 2013)
Med potovanjem z letalom morajo potniki izklopiti vse naprave, katerih delovanje vključuje oddajanje ali sprejem elektromagnetnih valov. Postopek se uporablja za odpravo virov sevanja, ki bi lahko vplivali na radijsko komunikacijo pilotov z nadzornim stolpom.
Lastnost oddanih valov, ki upravičuje sprejeti postopek, je dejstvo, da
a) imajo nasprotne faze
b) biti oba slišna
c) imajo obratno intenzivnost
d) biti enakega obsega
e) imajo blizu frekvence
Alternativa e) imajo blizu frekvence
3. (ENEM 2013)
Pogosta manifestacija navijačev na nogometnih stadionih je mehiška ola. Gledalci vrstice, ne da bi zapustili svoje mesto in se ne premaknili stransko, stojijo in sedijo, sinhronizirano s tistimi v sosednji liniji. Skupni učinek se širi skozi gledalce stadiona in tvori progresivni val, kot je prikazano na sliki.
Ocenjuje se, da je hitrost širjenja tega "človeškega vala" 45 km / h in da vsako obdobje nihanja vsebuje 16 ljudi, ki vstanejo in sedijo lepo ter 80 cm drug od drugega.
V tej mehiški oli je frekvenca valov v hercih bližja vrednosti
a) 0,3
b) 0,5
c) 1.0
d) 1.9
e) 3.7
Alternativa c) 1.0
