Vlny nás obklopujú všade, keďže žijeme vo svete pohybu a zvuku. Aká je podstata vlnového procesu, aká je podstata teórie vlnových procesov? Pozrime sa na to s príkladom experimentov.
Pojem vĺn vo fyzike
Spoločným konceptom mnohých procesov je prítomnosť zvuku. Podľa definície je zvuk výsledkom rýchlych oscilačných pohybov, ktoré vytvára vzduch alebo iné médium vnímané našimi sluchovými orgánmi. Keď poznáme túto definíciu, môžeme pristúpiť k uvažovaniu o koncepte „vlnového procesu“. Existuje množstvo experimentov, ktoré vám umožňujú vizuálne zvážiť tento jav.
Študované vlnové procesy vo fyzike možno pozorovať vo forme rádiových vĺn, zvukových vĺn, kompresných vĺn pri použití hlasiviek. Šíria sa vzduchom.
Ak chcete vizuálne definovať koncept, hoďte kameň do mláky a charakterizujte šírenie efektov. Toto je príklad gravitačnej vlny. Vyskytuje sa v dôsledku stúpania a klesania kvapaliny.
Akustika
Celá časť s názvom „Akustika“je venovaná štúdiu vlastností zvuku vo fyzike. Pozrime sa, čo charakterizuje. Sústreďme sa na veci aprocesy, v ktorých ešte nie je všetko jasné, o problémoch, ktoré ešte len čakajú na vyriešenie.
Akustika, podobne ako iné odvetvia fyziky, má stále veľa nevyriešených záhad. Ešte ich čaká otvorenie. Pozrime sa na vlnový proces v akustike.
Sound
Tento koncept je spojený s prítomnosťou oscilačných pohybov, ktoré vytvárajú častice média. Zvuk je séria oscilačných procesov spojených s výskytom vĺn. V procese formovania v médiu kompresie a riedenia dochádza k vlnovému procesu.
Ukazovatele vlnovej dĺžky závisia od povahy média, v ktorom prebiehajú oscilačné procesy. Takmer všetky javy, ktoré sa vyskytujú v prírode, sú spojené s prítomnosťou zvukových vibrácií a zvukových vĺn, ktoré sa šíria v prostredí.
Príklady určovania vlnového procesu v prírode
Tieto pohyby môžu informovať o fenoméne vlnového procesu. Vysokofrekvenčné zvukové vlny môžu prejsť tisíce kilometrov, napríklad keď vybuchne sopka.
Pri zemetrasení vznikajú silné akustické a geoakustické vibrácie, ktoré môžu byť zaznamenané špeciálnymi zvukovými prijímačmi.
Počas podvodného zemetrasenia sa odohráva zaujímavý a hrozný jav – cunami, čo je obrovská vlna, ktorá vznikla pri mohutnom podzemnom alebo podvodnom prejave živlov.
Vďaka akustike môžete získať informáciu, že sa blíži cunami. Mnohé z týchto javov sú známe už dlho. Ale až teraz, niektoré pojmy fyzikyvyžadujú starostlivé štúdium. Preto pre štúdium záhad, ktoré ešte neboli vyriešené, prichádzajú na pomoc zvukové vlny.
Teória tektoniky
V 18. storočí sa zrodila „hypotéza katastrofy“. V tom čase pojmy „prvok“a „pravidelnosť“neboli spojené. Potom zistili, že vek oceánskeho dna je oveľa mladší ako pevnina a tento povrch sa neustále aktualizuje.
Práve v tom čase, vďaka novému pohľadu na Zem, prerástla bláznivá hypotéza do teórie „tektoniky litosférických dosiek“, ktorá tvrdí, že zemský plášť sa pohybuje a nebeská klenba sa vznáša. Takýto proces je podobný pohybu večného ľadu.
Pre pochopenie opísaného procesu je dôležité zbaviť sa stereotypov a zaužívaných pohľadov, uvedomiť si iné typy bytia.
Ďalší pokrok vo vede
Geologický život na Zemi má svoj vlastný čas a stav hmoty. Vede sa podarilo znovu vytvoriť podobnosť. Dno oceánu sa neustále pohybuje, čo spôsobuje praskliny a formácie hrebeňov, pretože nová hmota stúpa z hlbín zeme na povrch a postupne sa ochladzuje.
V tomto čase na súši prebiehajú procesy, keď sa kolosálne platne litosféry vznášajú na povrchu zemského plášťa - hornej kamennej škrupiny zeme, ktorá nesie kontinenty a morské dno.
Počet takýchto tanierov je asi desať. Plášť je nepokojný, preto sa litosférické dosky začínajú hýbať. V laboratórnych podmienkach tento proces vyzerá ako pôvabný zážitok.
V prírode ohrozuje geologickú katastrofu- zemetrasenie. Dôvodom pohybu litosférických dosiek sú globálne konvekčné procesy, ktoré sa vyskytujú v hlbinách zeme. Výsledkom kypenia bude cunami.
Japonsko
Medzi ďalšími seizmicky nebezpečnými oblasťami Zeme zaujíma špeciálne miesto Japonsko, tento reťazec ostrovov sa nazýva „ohnivý pás“.
V tesnom závese za dychom zemskej nebeskej klenby je možné predpovedať blížiacu sa katastrofu. Na štúdium oscilačných procesov bola do hrúbky zeme zavedená ultrahlboká vrtná súprava. Prenikla do hĺbky 12 km a umožnila vedcom vyvodiť závery o prítomnosti určitých hornín vo vnútri zeme.
Rýchlosť elektromagnetickej vlny sa študuje na hodinách fyziky v 9. ročníku. Ukážte skúsenosti so závažiami umiestnenými v rovnakej vzdialenosti od seba. Sú spojené identickými pružinami obvyklého tvaru.
Ak posuniete prvé závažie doprava o určitú vzdialenosť, druhé zostane chvíľu v rovnakej polohe, ale pružina sa už začína stláčať.
Definícia pojmu "vlna"
Odkedy prebehol takýto proces, vznikla elastická sila, ktorá bude tlačiť druhé závažie. Dostane zrýchlenie, po chvíli naberie rýchlosť, pohne sa týmto smerom a stlačí pružinu medzi druhým a tretím závažím. Tretí zase dostane zrýchlenie, začne zrýchľovať, preraďovať a ovplyvňovať štvrtú pružinu. A tak bude proces prebiehať na všetkých prvkoch systému.
V tomto prípade posunutie druhého nákladu pozdĺžčas nastane neskôr ako prvý. Následok vždy zaostáva za príčinou.
Posunutie druhého nákladu bude mať za následok aj posunutie tretieho. Tento proces má tendenciu šíriť sa doprava.
Ak prvá váha začala kolísať podľa harmonického zákona, potom sa tento proces rozšíri na druhú váhu, ale s oneskorenou reakciou. Preto, ak rozvibrujete prvé závažie, môžete získať osciláciu, ktorá sa časom rozšíri v priestore. Toto je definícia vlny.
Rôzne vlny
Predstavme si látku, ktorá sa skladá z atómov, sú to:
- mať hmotnosť – ako hmotnosti navrhnuté v experimente;
- spojte sa navzájom a vytvorte pevné teleso prostredníctvom chemických väzieb (ako bolo diskutované v experimente s pružinou).
Z toho vyplýva, že hmota je systém pripomínajúci model zo skúsenosti. Dokáže šíriť mechanické vlnenie. Tento proces je spojený so vznikom elastických síl. Takéto vlny sa často označujú ako „skákajúce“.
Existujú dva typy elastických vĺn. Ak ich chcete určiť, môžete si vziať dlhý prameň, upevniť ho na jednej strane a natiahnuť ho doprava. Takže môžete vidieť, že smer šírenia vlny je pozdĺž pružiny. Častice média sa pohybujú rovnakým smerom.
V takejto vlne sa povaha smeru oscilácie častíc zhoduje so smerom šírenia vlny. Tento koncept sa nazýva "pozdĺžna vlna".
Ak natiahnete pružinu a dáte jej čas, aby prišlado stavu pokoja a potom prudko zmeňte polohu vo vertikálnom smere, bude vidieť, že vlna sa šíri pozdĺž pružiny a mnohokrát sa odráža.
Smer oscilácie častíc je teraz vertikálny a šírenie vĺn je horizontálne. Toto je priečna vlna. Môže existovať iba v pevných látkach.
Rýchlosť elektromagnetických vĺn rôzneho druhu je rôzna. Túto vlastnosť úspešne používajú seizmológovia na určenie vzdialenosti od zdrojov zemetrasenia.
Keď sa vlna šíri, častice oscilujú pozdĺž alebo naprieč, čo však nie je sprevádzané prenosom hmoty, ale iba pohybom. Tak je to uvedené v učebnici "Fyzika" ročník 9.
Charakteristika vlnovej rovnice
Vlnová rovnica vo fyzike je druh lineárnej hyperbolickej diferenciálnej rovnice. Používa sa aj pre iné oblasti teoretickej fyziky. Toto je jedna z rovníc, ktoré matematická fyzika používa na výpočty. Popísané sú najmä gravitačné vlny. Používa sa na popis procesov:
- v akustike spravidla lineárny typ;
- v elektrodynamike.
Vlnové procesy sú zobrazené vo výpočte pre viacrozmerný prípad homogénnej vlnovej rovnice.
Rozdiel medzi vlnou a hojdačkou
Pozoruhodné objavy pochádzajú z premýšľania o obyčajnom fenoméne. Galileo považoval tlkot svojho srdca za meradlo času. Tak bola objavená stálosť procesu oscilácií kyvadla - jedno z hlavných ustanovení mechaniky. toabsolútne len pre matematické kyvadlo - ideálny oscilačný systém, ktorý sa vyznačuje:
- zostatková pozícia;
- sila, ktorá vracia telo do jeho rovnovážnej polohy, keď sa vychýli;
- prechody energie pri kolísaní.
Na uvedenie systému do nerovnováhy je potrebná podmienka výskytu oscilácií. V tomto prípade sa hlási určitá energia. Rôzne vibračné systémy vyžadujú rôzne druhy energie.
Kmitácia je proces, ktorý sa vyznačuje neustálym opakovaním pohybov alebo stavov systému v určitých časových úsekoch. Jasnou ukážkou oscilačného procesu je príklad výkyvného kyvadla.
Oscilačné a vlnové procesy sú pozorované takmer vo všetkých prírodných javoch. Vlna má funkciu rozrušovania alebo zmeny stavu média, šíri sa v priestore a prenáša energiu bez potreby prenosu hmoty. Toto je charakteristická vlastnosť vlnových procesov, ktoré sa vo fyzike skúmajú už dlho. Pri skúmaní môžete zvýrazniť vlnovú dĺžku.
Zvukové vlny môžu existovať vo všetkých sférach, neexistujú iba vo vákuu. Elektromagnetické vlny majú špeciálne vlastnosti. Môžu existovať všade, dokonca aj vo vákuu.
Energia vlny závisí od jej amplitúdy. Kruhová vlna, ktorá sa šíri od zdroja, rozptyľuje energiu v priestore, takže jej amplitúda rýchlo klesá.
Lineárne vlnenie má zaujímavé vlastnosti. Jeho energia sa preto nerozptyľuje vo vesmíreamplitúda takýchto vĺn klesá iba v dôsledku sily trenia.
Smer šírenia vlny je znázornený lúčmi - čiarami, ktoré sú kolmé na čelo vlny.
Uhol medzi dopadajúcim lúčom a normálou je uhol dopadu. Medzi normálnym a odrazeným lúčom je uhol odrazu. Rovnosť týchto uhlov je zachovaná v akejkoľvek polohe prekážky vzhľadom na čelo vlny.
Keď sa vlny pohybujúce sa v opačných smeroch stretnú, môže sa vytvoriť stojatá vlna.
Results
Častice média medzi susednými uzlami stojatej vlny oscilujú v rovnakej fáze. Toto sú parametre vlnového procesu stanovené vo vlnových rovniciach. Keď sa vlny stretnú, je možné pozorovať zvýšenie aj zníženie ich amplitúd.
Po znalosti hlavných charakteristík vlnového procesu je možné určiť amplitúdu výslednej vlny v danom bode. Určme, v akej fáze vlna z prvého a druhého zdroja dorazí do tohto bodu. Navyše, fázy sú opačné.
Ak je rozdiel dráhy nepárny počet polvln, amplitúda výslednej vlny v tomto bode bude minimálna. Ak sa dráhový rozdiel rovná nule alebo celému číslu vlnových dĺžok, bude v mieste stretnutia pozorovaný nárast amplitúdy výslednej vlny. Toto je interferenčný vzor, keď sa pridajú vlny z dvoch zdrojov.
Frekvencia elektromagnetických vĺn je v modernej technológii pevne stanovená. Prijímacie zariadenie musí registrovať slabé elektromagnetické vlny. Ak umiestnite reflektor, do prijímača vstúpi viac energie vĺn. Reflektorový systém je inštalovaný tak, aby vytváral maximumsignál na prijímacom zariadení.
Charakteristiky vlnového procesu sú základom moderných predstáv o povahe svetla a štruktúre hmoty. Pri ich štúdiu v učebnici fyziky pre 9. ročník sa teda môžete úspešne naučiť riešiť úlohy z oblasti mechaniky.
