Koji val ima najveću brzinu? Valna duljina

Što trebate znati i moći?

1. Određivanje valne duljine.
Valna duljina je udaljenost između obližnjih točaka koje osciliraju u istim fazama.

OVO JE ZANIMLJIVO

Seizmički valovi.

Seizmički valovi su valovi koji se šire Zemljom iz izvora potresa ili nekih snažnih eksplozija. Budući da je Zemlja uglavnom čvrsta, u njoj se mogu istovremeno pojaviti dvije vrste valova - uzdužni i poprečni. Brzina ovih valova je različita: uzdužni putuju brže od poprečnih. Na primjer, na dubini od 500 km brzina transverzalnih seizmičkih valova je 5 km/s, a brzina longitudinalnih valova 10 km/s.

Registracija i snimanje vibracija zemljine površine uzrokovanih seizmičkim valovima provodi se instrumentima - seizmografima. Šireći se od izvora potresa, uzdužni valovi prvo stižu do seizmičke postaje, a nakon nekog vremena - poprečni valovi. Poznavajući brzinu širenja seizmičkih valova u zemljinoj kori i vrijeme kašnjenja transverzalnog vala, moguće je odrediti udaljenost do središta potresa. Kako bi točnije saznali gdje se nalazi, koriste se podacima s nekoliko seizmičkih postaja.

Stotine tisuća potresa se zabilježe širom svijeta svake godine. Velika većina njih je slaba, ali neke se promatraju s vremena na vrijeme. koji narušavaju cjelovitost tla, uništavaju zgrade i dovode do žrtava.

Intenzitet potresa procjenjuje se na ljestvici od 12 stupnjeva.

1948. - Ashgabat - potres 9-12 bodova
1966. - Taškent - 8 bodova
1988. - Spitak - poginulo nekoliko desetaka tisuća ljudi
1976. – Kina – stotine tisuća žrtava

Razorne posljedice potresa moguće je suprotstaviti samo izgradnjom potresno otpornih zgrada. Ali u kojim područjima Zemlje će se dogoditi sljedeći potres?

Predviđanje potresa je zastrašujući zadatak. Mnogi istraživački instituti u mnogim zemljama svijeta bave se rješavanjem ovog problema. Proučavanje seizmičkih valova unutar naše Zemlje omogućuje nam proučavanje duboke strukture planeta. Osim toga, seizmičko istraživanje pomaže u otkrivanju područja pogodnih za nakupljanje nafte i plina. Seizmička istraživanja provode se ne samo na Zemlji, već i na drugim nebeskim tijelima.

Godine 1969. američki astronauti postavili su seizmičke stanice na Mjesec. Svake godine bilježe od 600 do 3000 slabijih potresa Mjeseca. Godine 1976. uz pomoć svemirske letjelice Viking (SAD) na Marsu je postavljen seizmograf.

URADI SAM

Valovi na papiru.

Možete izvesti mnoge pokuse pomoću sondne cijevi.
Ako, na primjer, stavite list debelog svijetlog papira na meku podlogu koja leži na stolu, pospite sloj kristala kalijevog permanganata na vrh, postavite staklenu cijev okomito na sredinu lista i pobudite vibracije u njoj trenjem , onda kada se pojavi zvuk, kristali kalijevog permanganata će se početi pomicati i formirati prekrasne linije. Cijev treba samo lagano dodirivati ​​površinu lista. Uzorak koji se pojavljuje na listu ovisit će o duljini cijevi.

Cijev pobuđuje vibracije u listu papira. U listu papira nastaje stojni val koji je rezultat interferencije dva putujuća vala. S kraja oscilirajuće cijevi nastaje kružni val koji se odbija od ruba papira bez promjene faze. Ti su valovi koherentni i interferiraju, raspoređujući kristale kalijevog permanganata na papiru u bizarne uzorke.

O UDARNOM VALU

U svom predavanju "O brodskim valovima" Lord Kelvin je rekao:
„...do jednog otkrića došao je konj koji je svakodnevno vukao čamac po užetu između Glasgowa
i Ardrossan. Jednog dana konj je pojurio, a vozač, kao pozorna osoba, primijetio je da je, kada je konj postigao određenu brzinu, postalo lakše vući čamac
a iza nje nije ostao nikakav trag vala.”

Objašnjenje ovog fenomena je da su se brzina čamca i brzina vala koji čamac pobuđuje u rijeci poklopile.
Kad bi konj trčao još brže (brzina čamca postala bi veća od brzine vala),
tada bi se iza čamca pojavio udarni val.
Udarni val iz nadzvučne letjelice nastaje na potpuno isti način.

> Valna duljina, frekvencija u odnosu na brzinu

Karakteristično valovi – duljina, brzina i frekvencija. Naučite što je frekvencija valnog grafikona, fazna i grupna brzina, širenje valova i amplituda.

Valove karakteriziraju frekvencija, duljina i amplituda. Također postoje dvije vrste brzine: faza i grupa.

Cilj učenja

• Razmotrite glavna karakteristična svojstva valova.

Glavne točke

• Valna duljina je prostorni period.
• Učestalost – broj ciklusa po vremenskom razdoblju. Ne može se miješati s kutnom frekvencijom.
• Fazna brzina može se definirati kao umnožak duljine i frekvencije.

Pojmovi

• Brzina vala je apsolutna mjera brzine kojom prolazi faza bilo koje frekvencijske komponente vala.
• Frekvencija je omjer broja periodičnih pojava i vremenskog intervala: f = n/t.

Primjer

Ako promatramo vidljivu svjetlost, možemo je zamisliti kao elektromagnetski val. Predstavljat će ga električna i magnetska polja koja se pomiču u mediju. Frekvencija je definirana bojom: 4 × 10 14 Hz (crvena), 8 × 10 14 Hz (ljubičasta) i sve ostalo između. Valna duljina postoji obrnuto proporcionalna frekvenciji: što je veća frekvencija, to je duljina kraća.

Svojstva valova

Valove karakteriziraju njihova svojstva. Amplituda predstavlja polovicu udaljenosti od vrha do doline. Također možete primijetiti valnu duljinu - prostorni period (od vrha do vrha), koji se označava slovom λ.

Učestalost – broj dovršenih ciklusa u određenom vremenskom razdoblju. U obliku formule:

Crveni val je obdaren niskofrekventnim sinusom, tako da se opaža malo ponavljanja ciklusa. Ali ljubičica ima visoku frekvenciju. Primijetite da se vrijeme povećava vodoravno

f = 1/T (T je period titranja).

Frekvencija i valna duljina također mogu biti povezane jedna s drugom u odnosu na "brzinu" vala. Dobivamo:

v = fλ (v je valna brzina ili fazna brzina kojom se valna faza širi u prostoru).

Postoji i grupna brzina vala, što je brzina kojom se ukupni oblik amplituda vala (modulacija ili valna ovojnica) širi kroz prostor.

Pred vama je val s grupnom (pozitivnom) i faznom (negativnom) brzinom, koji se kreće u različitim smjerovima

Apsolutno sve na ovom svijetu događa se nekom brzinom. Tijela se ne pokreću trenutno, potrebno je vrijeme. Valovi nisu iznimka, bez obzira u kojem mediju se šire.

Brzina širenja valova

Ako bacite kamen u vodu jezera, nastali valovi neće odmah stići do obale. Valovima je potrebno vrijeme da prijeđu određenu udaljenost, stoga možemo govoriti o brzini širenja valova.

Brzina vala ovisi o svojstvima medija u kojem se širi. Pri prelasku iz jednog medija u drugi, brzina valova se mijenja. Na primjer, ako vibrirajući željezni lim umetnemo svojim krajem u vodu, voda će biti prekrivena mreškama malih valova, ali će brzina njihovog širenja biti manja nego u željeznom limu. To je lako provjeriti čak i kod kuće. Samo se nemoj porezati na vibrirajući željezni lim...

Valna duljina

Postoji još jedna važna karakteristika: valna duljina. Valna duljina je udaljenost preko koje se val širi tijekom jednog perioda oscilirajućeg gibanja. Lakše je ovo razumjeti grafički.

Ako skicirate val u obliku slike ili grafikona, tada će valna duljina biti udaljenost između svih najbližih vrhova ili dolina vala, ili između bilo kojih drugih najbližih točaka vala koje su u istoj fazi.

Budući da je valna duljina udaljenost koju prijeđe, ova se vrijednost može pronaći, kao i svaka druga udaljenost, množenjem brzine prolaska po jedinici vremena. Dakle, valna duljina je izravno proporcionalna brzini širenja vala. Pronaći Valna duljina može se koristiti formulom:

gdje je λ valna duljina, v je valna brzina, a T je oscilacijski period.

A uzimajući u obzir da je period oscilacija obrnuto proporcionalan frekvenciji istih oscilacija: T=1⁄υ, možemo zaključiti odnos između brzine širenja vala i frekvencije titranja:

v=λυ .

Frekvencija osciliranja u različitim sredinama

Frekvencija titranja valova ne mijenja se pri prelasku iz jednog medija u drugi. Na primjer, frekvencija prisilnih oscilacija podudara se s frekvencijom oscilacija izvora. Frekvencija titranja ne ovisi o svojstvima medija za širenje. Pri prelasku iz jednog medija u drugi mijenja se samo valna duljina i brzina njenog širenja.

Ove formule vrijede i za transverzalne i za longitudinalne valove. Kada se uzdužni valovi šire, valna duljina bit će udaljenost između dviju najbližih točaka s istim rastezanjem ili kompresijom. Također će se poklapati s udaljenosti koju val prijeđe u jednom periodu titranja, tako da će formule u ovom slučaju biti potpuno prikladne.

VALNA DULJINA

BRZINA VALOVA

Što trebate znati i moći?

1. Određivanje valne duljine.
Valna duljina je udaljenost između obližnjih točaka koje osciliraju u istim fazama.
2.Veličine koje karakteriziraju val:
valna duljina, brzina vala, period titranja, frekvencija titranja.
SI jedinice:
valna duljina [lambda] = 1 m
brzina širenja vala [v] = 1m/s
period oscilacije [T] = 1s
frekvencija vibracije [nu] = 1 Hz
3.Formule za izračun

4. Moći prikazati grafički valne duljine (za uzdužne i poprečne valove).

JOŠ JEDNA IGRAČKA
ZA PAMETNE I RADOZNALNE

Osjetite sebe fizičar istraživač- Kliknite

OVO JE ZANIMLJIVO!

Seizmički valovi.

Seizmički valovi su valovi koji se šire Zemljom iz izvora potresa ili nekih snažnih eksplozija. Budući da je Zemlja uglavnom čvrsta, na njoj se mogu istovremeno pojaviti 2 vrste valova - uzdužni i poprečni. Brzina ovih valova je različita: uzdužni putuju brže od poprečnih. Na primjer, na dubini od 500 km brzina transverzalnih seizmičkih valova je 5 km/s, a brzina uzdužni valovi - 10 km/s.
Registracija i snimanje vibracija zemljine površine uzrokovanih seizmičkim valovima provodi se instrumentima - seizmografima. Šireći se od izvora potresa, prvi su stigli do seizmičke postaje longitudinalni valovi, a nakon nekog vremena - poprečno. Poznavajući brzinu širenja seizmičkih valova u zemljinoj kori i vrijeme kašnjenja transverzalnog vala, može se odrediti udaljenost od središta potresa. Kako bi točnije saznali gdje se nalazi, koriste se podacima s nekoliko seizmičkih postaja.
Svake godine stotine tisuće potresa. Velika većina njih je slaba, ali neke se promatraju s vremena na vrijeme. koji narušavaju cjelovitost tla, uništavaju zgrade i dovode do žrtava.

Tijekom lekcije moći ćete samostalno proučavati temu „Valna duljina. Brzina širenja valova." U ovoj ćete lekciji naučiti o posebnim karakteristikama valova. Prije svega, naučit ćete što je valna duljina. Pogledat ćemo njegovu definiciju, kako se označava i mjeri. Zatim ćemo pobliže promotriti i brzinu širenja valova.

Za početak, podsjetimo se toga mehanički val je vibracija koja se širi tijekom vremena u elastičnom mediju. Budući da se radi o oscilaciji, val će imati sve karakteristike koje odgovaraju oscilaciji: amplitudu, period oscilacije i frekvenciju.

Osim toga, val ima svoje posebne karakteristike. Jedna od tih karakteristika je valna duljina. Valna duljina označava se grčkim slovom (lambda, ili kažu "lambda") i mjeri se u metrima. Nabrojimo karakteristike vala:

Što je valna duljina?

valna duljina - ovo je najmanja udaljenost između čestica koje vibriraju s istom fazom.

Riža. 1. Valna duljina, amplituda vala

Teže je govoriti o valnoj duljini u longitudinalnom valu, jer je tamo puno teže promatrati čestice koje izvode iste titraje. Ali postoji i karakteristika - valna duljina, koji određuje udaljenost između dviju čestica koje izvode istu vibraciju, vibraciju s istom fazom.

Također, valnom duljinom se može nazvati i udaljenost koju val prijeđe tijekom jednog perioda titranja čestice (slika 2).

Riža. 2. Valna duljina

Sljedeća karakteristika je brzina širenja vala (ili jednostavno brzina vala). Brzina vala označava se na isti način kao i svaka druga brzina, slovom i mjeri u . Kako jasno objasniti što je brzina vala? Najlakši način za to je korištenje transverzalnog vala kao primjera.

Transverzalni val je val u kojem su poremećaji usmjereni okomito na smjer njegovog širenja (slika 3).

Riža. 3. Transverzalni val

Zamislite galeba kako leti iznad vrha vala. Njegova brzina leta preko vrha bit će brzina samog vala (slika 4).

Riža. 4. Za određivanje brzine vala

Brzina vala ovisi kolika je gustoća medija, kolike su sile međudjelovanja među česticama tog medija. Zapišimo odnos između brzine vala, valne duljine i valnog perioda: .

Brzina se može definirati kao omjer valne duljine, udaljenosti koju val prijeđe u jednoj periodi, i periode titranja čestica medija u kojem se val širi. Osim toga, zapamtite da je razdoblje povezano s učestalošću sljedećim odnosom:

Tada dobivamo odnos koji povezuje brzinu, valnu duljinu i frekvenciju osciliranja: .

Znamo da val nastaje kao posljedica djelovanja vanjskih sila. Važno je napomenuti da kada val prijeđe iz jednog medija u drugi, njegove karakteristike se mijenjaju: brzina valova, valna duljina. Ali frekvencija osciliranja ostaje ista.

Bibliografija

1. Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Fizika: priručnik s primjerima rješavanja problema. - 2. predjel izdanja. - X.: Vesta: izdavačka kuća "Ranok", 2005. - 464 str.
2. Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizika. 9. razred: udžbenik za općeobraz. ustanove / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - 14. izd., stereotip. - M.: Bustard, 2009. - 300 str.

1. Internet portal "eduspb" ()
2. Internet portal "eduspb" ()
3. Internet portal “class-fizika.narod.ru” ()

Domaća zadaća