Хвилі - це збурення, що поширюються у просторі, не переносячи речовини, лише енергію.
Елемент, що викликає хвилю, називається джерелом, наприклад, камінь, кинутий у води річки, буде генерувати кругові хвилі.
Кругові хвилі на поверхні рідини
Прикладами хвиль є: морські хвилі, радіохвилі, звук, світло, рентген, мікрохвильовка серед інших.
Частина фізики, яка вивчає хвилі та їх характеристики, називається хвилястою.
Хвильові характеристики
Для характеристики хвиль використовуємо такі величини:
- Амплітуда: відповідає висоті хвилі, позначеній відстанню між точкою рівноваги (спокою) хвилі та гребінем. Зверніть увагу, що «гребінь» позначає максимальну точку хвилі, тоді як «долина» являє собою мінімальну точку.
- Довжина хвилі: Представлена грецькою буквою лямбда (λ), це відстань між двома послідовними долинами або гребенями.
- Швидкість: представлений буквою (v), швидкість хвилі залежить від середовища, в якому вона поширюється. Отже, коли хвиля змінює середовище поширення, швидкість може змінюватися.
- Частота: представлений буквою (f), у міжнародній системі частота вимірюється в герцах (Гц) і відповідає кількості хвильових коливань у заданому інтервалі часу. Частота хвилі не залежить від середовища розповсюдження, лише від частоти джерела, що виробляло хвилю.
- Часовий курс: представлений літерою (T), період відповідає часу довжини хвилі. У міжнародній системі одиниця виміру періоду становить секунди.
Типи хвиль
Що стосується природи, існує два типи хвиль:
- Механічні хвилі: для поширення механічні хвилі потребують матеріального середовища, наприклад, звукові хвилі та хвилі на струні.
- Електромагнітні хвилі: у цьому випадку необов’язково існувати матеріальне середовище для поширення хвилі, наприклад, радіохвилі та світло.
Класифікація хвиль
Відповідно до напрямок поширення хвилі, вони класифікуються на:
-
Одновимірні хвилі: хвилі, що поширюються в одному напрямку.
Приклад: хвилі на мотузці. -
двовимірні хвилі: хвилі, що поширюються у двох напрямках.
Приклад: хвилі, що поширюються на поверхні озера. -
тривимірні хвилі: хвилі, що поширюються у всіх можливих напрямках.
Приклад: звукові хвилі.
Хвилі також можна класифікувати за напрямок вібрації:
-
Поздовжні хвилі: вібрація джерела паралельна зміщенню хвилі.
Приклад: звукові хвилі
-
Поперечні хвилі: вібрація перпендикулярна поширенню хвилі.
Приклад: хвиля на струні.
Формули
Зв'язок між періодом і частотою
Період є оберненою до частоти.
Отже:
швидкість поширення
Швидкість також може бути розрахована як функція частоти, замінюючи період зворотним до частоти.
Ми маємо:
Приклад
Який період і швидкість поширення хвилі, яка має частоту 5 Гц і довжину хвилі 0,2 м?
Оскільки період є оберненим до частоти, то:
Для обчислення швидкості ми використовуємо довжину хвилі та частоту, наприклад:
Хвилясті явища
Роздум
Хвиля, що поширюється в певному середовищі при зустрічі з перешкодою, може зазнати відбиття, тобто змінити напрямок поширення.
При відбитті довжина хвилі, швидкість поширення та частота хвилі не змінюються.
Приклад, коли людина кричить у долині і чує через кілька секунд відлуння свого голосу.
Через відбиття світла ми можемо побачити власне зображення на полірованій поверхні.
Зображення відбивається на спокійній поверхні озера
Заломлення
Заломлення - явище, яке трапляється, коли хвиля змінює середовище поширення. У цьому випадку може відбутися зміна значення швидкості та напрямку поширення.
Хвилі на пляжі розбиваються паралельно берегу через явище заломлення. Зміна глибини води (середовища поширення) призводить до зміни напрямку хвиль, роблячи їх паралельними берегу.
Дифракція
Хвилі обходять перешкоди. Коли це трапляється, ми говоримо, що хвиля була дифракційною.
Дифракція дозволяє нам чути, наприклад, людину по той бік стіни.
При проходженні через перешкоду хвилі розсіюються.
Втручання
Коли дві хвилі зустрічаються, відбувається взаємодія між їх амплітудами, що називається інтерференцією.
Втручання може бути конструктивним (збільшена амплітуда) або руйнівним (зменшена амплітуда).
стоячі хвилі
Стоячі хвилі виникають із накладання однакових періодичних хвиль та з протилежних напрямків.
Коли виникають конструктивні та деструктивні втручання, вони представляють точки, які вібрують, та інші, які не вібрують.
Ми можемо створювати стоячі хвилі на струні з фіксованими кінцями, наприклад, на струнах гітари.
Знати все про:
- Звукові хвилі
- Швидкість звуку
- Швидкість світла
- Енергія
- гравітаційні хвилі
- Формули фізики
Вправи на вступному іспиті
1. (ENEM - 2016)
Електрокардіограма, обстеження, що використовується для оцінки стану серця пацієнта, - це запис електричної активності серця протягом певного періоду часу. На малюнку зображена електрокардіограма дорослого пацієнта, який відпочиває, не палить у приємних температурних умовах. За цих умов частота серцевих скорочень від 60 до 100 ударів на хвилину вважається нормальною.
На основі представленої електрокардіограми встановлено, що частота серцевих скорочень пацієнта становить
не нормально.
б) вище ідеального значення
в) нижче ідеального значення
г) близько до нижньої межі
д) близько до верхньої межі
Альтернатива в) нижче ідеального значення
2. (ENEM 2013)
Під час подорожі літаком пасажирам пропонується вимкнути всі пристрої, робота яких передбачає випромінювання або прийом електромагнітних хвиль. Процедура використовується для усунення джерел випромінювання, які можуть заважати радіозв'язку пілотів з диспетчерською вежею.
Властивістю випромінюваних хвиль, що виправдовує прийняту процедуру, є той факт, що
а) мають протилежні фази
б) бути одночасно чутними
в) мають зворотну інтенсивність
г) бути в одному діапазоні
д) мають близькі частоти
Альтернатива д) мають близькі частоти
3. (ENEM 2013)
Поширеним проявом вболівальників на футбольних стадіонах є мексиканська ола. Глядачі лінії, не залишаючи свого місця і не рухаючись латерально, стоять і сидять, синхронізовано з сусідніми лініями. Колективний ефект поширюється через глядачів стадіону, утворюючи прогресивну хвилю, як показано на ілюстрації.
За підрахунками, швидкість розповсюдження цієї "людської хвилі" становить 45 км / год, і що кожен період коливань містить 16 людей, які стоять і сидять акуратно та віддалених 80 см один від одного.
У цій мексиканській олі частота хвилі, в герцах, є значенням, ближчим до
а) 0,3
б) 0,5
в) 1,0
г) 1.9
д) 3.7
Альтернатива в) 1.0
