Le onde che siamo abituati a vedere sulla superficie del mare sono formate principalmente dall'azione del vento. Tuttavia, le onde possono sorgere per altri motivi, quindi vengono chiamate;
Tidal, formato sotto l'azione delle forze di marea della Luna e del Sole;
Barico, derivante da sbalzi di pressione atmosferica;
Sismico (tsunami), formatosi a seguito di terremoti o eruzioni vulcaniche;
A carico della nave, derivante dal movimento della nave.
Le onde del vento sono predominanti sulla superficie dei mari e degli oceani. Le onde di marea, sismica, barica e navale non hanno un effetto significativo sulla navigazione delle navi in mare aperto, quindi non ci soffermeremo sulla loro descrizione. Le onde del vento sono uno dei principali fattori idrometeorologici che determinano la sicurezza e l'efficienza economica della navigazione, in quanto un'onda, investendo una nave, la colpisce, la scuote, colpisce la fiancata, allaga i ponti e le sovrastrutture e ne riduce la velocità. Il beccheggio crea pericolosi sbandamento, rende difficoltoso l'individuazione dell'imbarcazione ed estenua notevolmente l'equipaggio. Oltre alla perdita di velocità, l'eccitazione provoca l'imbardata e l'evasione della nave da una determinata rotta e per mantenerla è necessario un costante spostamento del timone.
L'onda del vento è il processo di formazione, sviluppo e propagazione delle onde causate dal vento sulla superficie del mare. Le onde del vento hanno due caratteristiche principali. La prima caratteristica è l'irregolarità: un disordine nella dimensione e nella forma delle onde. Un'onda non ne ripete un'altra, una grande può essere seguita da una piccola e forse anche da una più grande; ogni singola onda cambia continuamente forma. Le creste delle onde si muovono non solo nella direzione del vento, ma anche in altre direzioni. Una struttura così complessa della superficie del mare disturbata è spiegata dalla natura vorticosa e turbolenta del vento che forma le onde. La seconda caratteristica dell'eccitazione è la rapida variabilità dei suoi elementi nel tempo e nello spazio ed è anche associata al vento. Tuttavia, la dimensione delle onde non dipende solo dalla velocità del vento; la durata della sua azione, l'area e la configurazione della superficie dell'acqua sono di grande importanza. Dal punto di vista della pratica, non c'è bisogno di conoscere gli elementi di ogni singola onda o di ogni oscillazione d'onda. Pertanto, lo studio dell'eccitazione si riduce in definitiva all'identificazione di modelli statistici, che sono espressi numericamente dalle dipendenze tra gli elementi delle onde e i loro fattori determinanti.
3.1.1. Elementi di onde
Ogni onda è caratterizzata da alcuni elementi,Gli elementi comuni per le onde sono (Fig. 25):
In alto: il punto più alto della cresta dell'onda;
La suola è il punto più basso della depressione dell'onda;
Altezza (h) - eccesso della cima dell'onda;
La lunghezza (L) è la distanza orizzontale tra i vertici di due creste adiacenti su un profilo d'onda disegnato nella direzione generale di propagazione dell'onda;
Periodo (t) - l'intervallo di tempo tra il passaggio di due picchi d'onda adiacenti attraverso una verticale fissa; in altre parole, è il periodo di tempo durante il quale l'onda percorre una distanza pari alla sua lunghezza;
Pendenza (e) - il rapporto tra l'altezza di una data onda e la sua lunghezza. La pendenza dell'onda in diversi punti del profilo dell'onda è diversa. La pendenza media dell'onda è determinata dal rapporto:
Riso. 25. Gli elementi principali delle onde.
Per la pratica, è importante la massima pendenza, che è approssimativamente uguale al rapporto tra l'altezza dell'onda h e la sua metà lunghezza λ / 2
- velocità d'onda c è la velocità di movimento della cresta d'onda nel senso della sua propagazione, determinata in un breve intervallo di tempo dell'ordine del periodo d'onda;
Il fronte d'onda è una linea sul piano di una superficie ruvida, passante lungo le sommità della cresta di una data onda, che sono determinate da un insieme di profili d'onda tracciati parallelamente alla direzione generale di propagazione dell'onda.
Per la navigazione, i più importanti sono elementi dell'onda come altezza, periodo, lunghezza, pendenza e direzione generale del movimento delle onde. Tutti dipendono dai parametri del flusso del vento (velocità e direzione del vento), dalla sua lunghezza (accelerazione) sul mare e dalla durata della sua azione.
A seconda delle condizioni di formazione e propagazione, le onde del vento possono essere suddivise in quattro tipi.
Vento - un sistema di onde, che è al momento dell'osservazione sotto l'influenza del vento, che lo ha causato. Le direzioni di propagazione delle onde del vento e del vento in acque profonde di solito coincidono o differiscono di non più di quattro punti (45°).
Le onde del vento sono caratterizzate dal fatto che la loro pendenza sottovento è più ripida di quella sopravvento, quindi le cime delle creste di solito collassano, formando schiuma, o addirittura vengono spazzate via da un forte vento. Quando le onde emergono in acque poco profonde e il loro avvicinamento alla costa, le direzioni di propagazione delle onde e del vento possono differire di oltre 45 °.
Swell - onde indotte dal vento che si propagano nell'area di formazione delle onde dopo che il vento si è indebolito e/o cambiato direzione, o onde indotte dal vento che sono arrivate dall'area di formazione delle onde verso un'altra area in cui il vento soffia con una velocità diversa e/o in una direzione diversa. Un caso particolare di swell che si diffonde in assenza di vento è chiamato dead swell.
Misto - onde risultanti dall'interazione delle onde del vento e del moto ondoso.
Trasformazione delle onde del vento: un cambiamento nella struttura delle onde del vento con un cambiamento in profondità. In questo caso, la forma delle onde è distorta, diventano più ripide e più corte, ea una profondità ridotta, non superiore all'altezza dell'onda, le creste di quest'ultima si ribaltano e le onde vengono distrutte.
Per il loro aspetto, le onde del vento sono caratterizzate da forme diverse.
increspature: la forma iniziale dello sviluppo delle onde del vento, che si manifesta sotto l'influenza di un vento debole; le creste delle onde con increspature assomigliano a squame.
Eccitazione tridimensionale: un insieme di onde, la cui lunghezza media della cresta è diverse volte la lunghezza d'onda media.
L'eccitazione regolare è un'eccitazione in cui la forma e gli elementi di tutte le onde sono gli stessi.
Hustle - eccitazione disordinata derivante dall'interazione di onde che viaggiano in direzioni diverse.
Le onde che si infrangono su banchi, scogliere o rocce sono chiamate frangenti. Le onde che si infrangono nella zona costiera sono chiamate surf. Sulle sponde scoscese e negli impianti portuali, il surf ha la forma di una spinta ascensionale.
Le onde sulla superficie del mare si suddividono in libere, quando la forza che le ha provocate cessa di agire e le onde si muovono liberamente, e forzate, quando l'azione della forza che ha provocato la formazione delle onde non si arresta.
Secondo la variabilità degli elementi delle onde nel tempo, sono divisi in stato stazionario, cioè onde del vento, in cui le caratteristiche statistiche delle onde non cambiano nel tempo, e in via di sviluppo o decadimento - cambiando i loro elementi nel tempo.
Per forma d'onda, sono divisi in bidimensionali - un insieme di onde, la cui lunghezza media della cresta è molte volte maggiore della lunghezza d'onda media, tridimensionale - un insieme di onde, la cui lunghezza media della cresta è parecchie volte più lungo della lunghezza d'onda, e solitario, avendo solo una cresta a forma di cupola senza base.
A seconda del rapporto tra la lunghezza d'onda e la profondità del mare, le onde sono divise in corte, la cui lunghezza è molto inferiore alla profondità del mare, e lunghe, la cui lunghezza è maggiore della profondità del mare.
Per la natura del movimento della forma d'onda, sono traslazionali, in cui c'è un movimento visibile della forma d'onda, e in piedi - non hanno movimento. Dal modo in cui si trovano le onde, sono divise in superficie e interne. Le onde interne si formano a una profondità o all'altra all'interfaccia tra strati d'acqua di diversa densità.
3.1.2. Metodi per il calcolo degli elementi d'onda
Nello studio delle onde del mare vengono utilizzati alcuni accorgimenti teorici per spiegare alcuni aspetti di questo fenomeno. Le leggi generali della struttura delle onde e la natura del moto delle loro singole particelle sono considerate dalla teoria trocoidale delle onde. Secondo questa teoria, le singole particelle d'acqua nelle onde di superficie si muovono in orbite ellissoidali chiuse, compiendo un giro completo in un tempo pari al periodo d'onda m.Il movimento rotatorio delle particelle d'acqua posizionate in sequenza, spostate di un angolo di fase nel momento iniziale del movimento, crea l'apparenza del movimento traslatorio: le singole particelle si muovono in orbite chiuse, mentre il profilo dell'onda si sposta traslazionalmente nella direzione del vento. La teoria trocoidale delle onde ha permesso di convalidare matematicamente la struttura delle singole onde e mettere in relazione i loro elementi tra loro. Sono state ottenute formule per calcolare i singoli elementi delle onde
dove g è l'accelerazione di gravità, la lunghezza d'onda K è la velocità della sua propagazione C e il periodo t sono interconnessi dalla relazione K = Cx.
Va notato che la teoria trocoidale delle onde è valida solo per le onde regolari bidimensionali, che si osservano nel caso di onde di vento libere - swell. Nelle onde del vento tridimensionali, i percorsi orbitali delle particelle non sono orbite circolari chiuse, poiché sotto l'influenza del vento, c'è un trasferimento orizzontale di acqua sulla superficie del mare nella direzione della propagazione delle onde.
La teoria trocoidale delle onde marine non rivela il processo del loro sviluppo e attenuazione, così come il meccanismo di trasferimento di energia dal vento all'onda. Nel frattempo, la soluzione di questi stessi problemi è necessaria per ottenere dipendenze affidabili per il calcolo degli elementi delle onde del vento.
Pertanto, lo sviluppo della teoria delle onde marine ha seguito la strada dello sviluppo di relazioni teoriche ed empiriche tra vento e onde, tenendo conto della diversità delle onde del vento marino reale e della non stazionarietà del fenomeno, ovvero tenendo conto del loro sviluppo e attenuazione .
In forma generale, le formule per il calcolo degli elementi delle onde del vento possono essere espresse in funzione di più variabili
H, t, Л, C = f (W, D t, H),
Dove W è la velocità del vento; D - accelerazione, t - durata del vento; H è la profondità del mare.
Per le zone di mare poco profonde, per calcolare l'altezza e la lunghezza d'onda, è possibile utilizzare le dipendenze
I coefficienti a e z sono variabili e dipendono dalla profondità del mare
A = 0,0151H 0,342; z = 0,104H 0,573.
Per le aree aperte dei mari, gli elementi delle onde, la cui disposizione delle altezze è del 5%, e i valori medi delle lunghezze d'onda sono calcolati in base alle dipendenze:
A = 0,45 L 0,56 P 0,54 A,
L = 0,3 lW 0,66 D 0,64 A.
Il coefficiente A è calcolato dalla formula
Per le aree aperte dell'oceano, gli elementi delle onde vengono calcolati utilizzando le seguenti formule:
dove e è la pendenza dell'onda a basse accelerazioni, D PR è l'accelerazione massima, km. L'altezza massima delle onde di tempesta può essere calcolata utilizzando la formula
dove hmax è l'altezza massima dell'onda, m, D è la lunghezza dell'accelerazione, miglia.
Presso l'Istituto Oceanografico Statale, sulla base della teoria statistica spettrale delle onde, sono state ottenute connessioni grafiche tra gli elementi delle onde e la velocità del vento, la durata della sua azione e la lunghezza dell'accelerazione. Queste dipendenze dovrebbero essere considerate le più affidabili, dando risultati accettabili, sulla base dei quali sono stati costruiti nomogrammi per il calcolo dell'altezza delle onde presso il Centro idrometeorologico dell'URSS (V.S. Krasyuk). Il nomogramma (Fig. 26) è suddiviso in quattro quadranti (I-IV) ed è costituito da una serie di grafici disposti in una precisa sequenza.
Nel quadrante I (il conteggio si effettua dall'angolo in basso a destra) del nomogramma è data una griglia di gradi, ogni cui divisione (orizzontalmente) corrisponde al 1° meridiano ad una data latitudine (da 70 a 20° N) per mappe con una scala di 15.000.000 proiezione stereografica polare. La griglia dei gradi è necessaria per convertire la distanza tra le isobare n e il raggio di curvatura delle isobare R, misurata su mappe di scala diversa, in una scala di 1:15 000 000. In questo caso, determiniamo la distanza tra le isobare n e il raggio di curvatura delle isobare R in gradi meridiani ad una data latitudine. Il raggio di curvatura delle isobare R è il raggio del Cerchio con cui la sezione dell'isobare passante per il punto per il quale si sta effettuando il calcolo o in prossimità di esso ha maggior contatto. Viene determinato utilizzando un metro per selezione in modo tale che l'arco disegnato dal centro trovato coincida con una data sezione dell'isobara. Quindi, sulla griglia dei gradi, rimandiamo i valori misurati ad una data latitudine, espressa in gradi del meridiano, e con una soluzione a compasso, determiniamo il raggio di curvatura delle isobare e la distanza tra le isobare, corrispondente a una scala di 1: 15.000.000.
Nel quadrante II del nomogramma sono mostrate curve che esprimono la dipendenza della velocità del vento dal gradiente barico e dalla latitudine geografica del luogo (ogni curva corrisponde ad una certa latitudine - da 70 a 20 ° N). Per la transizione dal vento gradiente calcolato al vento che soffia vicino alla superficie del mare (a un'altezza di 10 m), è stata derivata una modifica che tenesse conto della stratificazione dello strato vicino alla superficie dell'atmosfera. Quando si calcola per la parte fredda dell'anno (stratificazione stabile t w 2 ° C), il coefficiente è 0,6.
Riso. 26. Nomogramma per il calcolo degli elementi d'onda e della velocità del vento dalle mappe del campo di pressione superficiale, dove vengono tracciate le isobare con un intervallo di 5 mbar (a) e 8 mbar (b). 1 - inverno, 2 - estate.
Nel quadrante III si tiene conto dell'effetto della curvatura isobare sulla velocità geostrofica del vento. Le curve corrispondenti a diversi valori del raggio di curvatura (1, 2, 5, ecc.) sono date da linee continue (inverno) e tratteggiate (estate). Il segno oo significa che le isobare sono in linea retta. Di solito, quando il raggio di curvatura supera i 15 °, non è necessario tenere conto della curvatura nei calcoli. L'ascissa che separa i cyadrants III e IV viene utilizzata per determinare la velocità del vento W per un dato punto.
Nel IV quadrante sono presenti curve che consentono di determinare l'altezza delle cosiddette onde significative (h 3H), aventi una probabilità del 12,5%, in base alla velocità del vento, all'accelerazione o alla durata del vento.
Se è possibile, nel determinare l'altezza dell'onda, utilizzare non solo i dati sulla velocità del vento, ma anche sull'accelerazione e sulla durata dell'azione del vento, il calcolo viene eseguito in base all'accelerazione e alla durata dell'azione del vento (in ore). Per fare ciò, abbassiamo la perpendicolare dal III quadrante del nomogramma non alla curva di accelerazione, ma alla curva della durata dell'azione del vento (6 o 12 ore). Dai risultati ottenuti (in termini di accelerazione e durata) si prende il valore più basso dell'altezza d'onda.
Il calcolo utilizzando il nomogramma proposto può essere effettuato solo per aree del "mare profondo", cioè per aree in cui la profondità del mare non è inferiore alla metà della lunghezza d'onda. Quando l'accelerazione supera i 500 km o la durata dell'azione del vento è superiore a 12 ore, si utilizza la dipendenza dell'altezza delle onde dal vento, corrispondente alle condizioni oceaniche (curva addensata nel quadrante IV).
Pertanto, per determinare l'altezza delle onde in un dato punto, è necessario eseguire le seguenti operazioni:
A) Trovare il raggio di curvatura dell'isobara R passante per o vicino ad un dato punto (usando un compasso per raccordo). Il raggio di curvatura delle isobare è determinato solo nel caso di curvatura ciclonica (nei cicloni e nelle cavità) ed è espresso in gradi del meridiano;
B) determinare la differenza di pressione n misurando la distanza tra isobare adiacenti nella regione del punto selezionato;
C) in base ai valori trovati di R e n, a seconda della stagione, troviamo la velocità del vento W;
D) conoscendo la velocità del vento W e l'accelerazione D o la durata del vento (6 o 12 ore), troviamo l'altezza delle onde significative (h 3H).
L'accelerazione si trova come segue. Da ciascun punto per il quale viene calcolata l'altezza dell'onda, viene tracciata una linea di corrente nella direzione di bolina fino a quando la sua direzione cambia rispetto a quella iniziale di un angolo di 45° o raggiunge la costa o il bordo del ghiaccio. Approssimativamente questa sarà l'accelerazione o il percorso del vento, durante il quale (onde che arrivano in un dato punto.
La durata del vento è definita come il tempo durante il quale la direzione del vento è costante o si discosta dall'originale di non più di ± 22,5°.
Secondo il nomogramma in Fig. 26 a è possibile determinare l'altezza d'onda dalla mappa del campo di pressione superficiale, sulla quale sono disegnate le isobare di 5 mbar. Se si disegnano le isobare per 8 mbar, il nomogramma mostrato in Fig. 26 b.
Il periodo e la lunghezza d'onda possono essere calcolati dai dati sulla velocità del vento e sull'altezza delle onde. Un calcolo approssimativo del periodo dell'onda può essere effettuato secondo il grafico (Fig. 27), che mostra la relazione tra i periodi e l'altezza delle onde del vento a diverse velocità del vento (W). La lunghezza d'onda è determinata dal suo periodo e dalla profondità del mare in un dato punto secondo il grafico (Fig. 28).
Esame di fisica Vibrazioni meccaniche e onde Grado 9 con risposte. Il test è presentato in 4 varianti, ogni variante contiene 9 compiti.
opzione 1
1. Il carico sospeso su una molla ha prodotto 300 vibrazioni in 1 min. Qual è la frequenza e il periodo di oscillazione del carico?
2. La frequenza di vibrazione del diapason è di 440 Hz. Qual è la lunghezza d'onda di un'onda sonora da un diapason nell'aria se la velocità di propagazione del suono a 0 ° C nell'aria è 330 m / s?
3. Sul grafico delle vibrazioni armoniche (Fig. 125) determinare l'ampiezza, il periodo e la frequenza delle vibrazioni.
4. Quante oscillazioni ha eseguito un pendolo matematico in 30 s, se la sua frequenza di oscillazione è di 2 Hz? Qual è il periodo delle sue fluttuazioni?
5. Determinare l'accelerazione di gravità sulla superficie di Marte, a condizione che lì un pendolo matematico lungo 50 cm effettui 40 oscillazioni in 80 s.
6. Qual è la velocità di propagazione di un'onda marina se una persona in piedi sulla riva ha determinato che la distanza tra due creste d'onda adiacenti è di 8 me 45 creste d'onda passano da lui in un minuto?
7. Quanto tempo impiega il suono da una stazione ferroviaria all'altra su rotaie in acciaio, se la distanza tra loro è di 5 km e la velocità di propagazione del suono nell'acciaio è di 500 m/s?
8. Qual è il rapporto tra le frequenze di oscillazione di due pendoli se le loro lunghezze sono 1: 4?
9. Come cambierà il periodo di oscillazione di un pendolo matematico se viene trasferito dalla Terra alla Luna ( G= 9,8 m/s2; G L = 1,6 m/s2)?
opzione 2
1. Il pendolo a filo ha fatto 25 oscillazioni in 50 s. Determinare il periodo e la frequenza dell'oscillazione.
2. Determina a quale distanza dall'osservatore il fulmine ha colpito se ha sentito un tuono 3 secondi dopo aver visto il fulmine.
3. Secondo il grafico (Fig. 126), determinare l'ampiezza, il periodo e la frequenza delle oscillazioni.
4. Quanto è lungo un pendolo matematico che oscilla armonicamente alla frequenza di 0,5 Hz sulla superficie lunare? L'accelerazione di caduta libera sulla superficie lunare è di 1,6 m/s 2.
5. La lunghezza dell'onda del mare è di 2 m. Quante vibrazioni in 10 s farà il galleggiante su di essa se la velocità di propagazione dell'onda è di 6 m / s?
6. Come deve essere modificata la lunghezza di un pendolo matematico per diminuire di 2 volte il suo periodo di oscillazione?
7. Determina la lunghezza di un pendolo matematico che, in 10 secondi, esegue 4 oscillazioni complete inferiori a un pendolo matematico lungo 60 cm.
8. Un pendolo matematico ha un periodo di oscillazione di 3 s, mentre l'altro ha un periodo di 4 s. Qual è il periodo di oscillazione di un pendolo matematico la cui lunghezza è uguale alla somma delle lunghezze dei pendoli indicati?
9. Qual è la lunghezza d'onda sull'acqua se la velocità di propagazione dell'onda è di 2,4 m/s e il corpo che galleggia sull'acqua fa 30 vibrazioni in 25 s?
Opzione 3
1. Il pendolo emette 50 vibrazioni in 25 s. Determinare il periodo e la frequenza del pendolo.
2. Un radiofaro in mare oscilla su onde con un periodo di 2 s. La velocità delle onde del mare è di 1 m/s. Qual è la lunghezza d'onda?
3. Dal grafico (fig. 127) determinare l'ampiezza, il periodo e la frequenza delle oscillazioni.
4. Su un pianeta sconosciuto, un pendolo lungo 80 cm ha compiuto 36 oscillazioni complete in 1 min. Qual è l'accelerazione di gravità su questo pianeta?
5. Determinare la lunghezza d'onda che si propaga a una velocità di 2 m / s, in cui si verificano 10 oscillazioni in 20 s.
6. Qual è la lunghezza di un pendolo matematico che fa 4 oscillazioni complete in 8 s?
7. Come cambia la frequenza di oscillazione di un pendolo a filo con una lunghezza di 0,5 m se la lunghezza del filo viene aumentata di 1,5 m?
8. Sul lago, con tempo calmo, è stata calata un'ancora pesante dalla barca. Le onde emanate dal luogo del cast. Un uomo in piedi sulla riva ha notato che l'onda lo ha raggiunto dopo 50 s, la distanza tra le gobbe d'onda adiacenti era di 50 cm e in 50 s c'erano 20 raffiche sulla riva. A che distanza dalla riva era la barca?
9. Due pendoli sono sospesi al soffitto. Allo stesso tempo, un pendolo ha fatto 5 oscillazioni e l'altro - 3 oscillazioni. Qual è la lunghezza di ciascun pendolo se la differenza tra le loro lunghezze è di 48 cm?
Opzione 4
1. Qual è il periodo di oscillazione della sorgente d'onda se la lunghezza d'onda è 2 m e la velocità di propagazione è 5 m/s?
2. Determina il periodo e la frequenza delle oscillazioni del pendolo matematico, che ha prodotto 50 oscillazioni in 1 min 40 s.
3. Secondo il grafico (Fig. 128), determinare l'ampiezza, il periodo e la frequenza delle oscillazioni.
4. Determina quante vibrazioni su un'onda marina emetterà un gommone gonfiabile in 20 secondi se la velocità di propagazione dell'onda è 4 m / s e la sua lunghezza è 4 m.
5. Determina quante volte devi aumentare la lunghezza del pendolo matematico in modo che la frequenza delle sue oscillazioni diminuisca di 4 volte.
6. Il periodo di oscillazione del peso sulla molla cambierà se il peso in ferro viene sostituito con un peso in alluminio delle stesse dimensioni?
7. I periodi di oscillazione di due pendoli matematici sono nel rapporto 3: 2. Calcola quante volte il primo pendolo è più lungo del secondo.
8. Una pallina è sospesa con un filo lungo 1 m dal soffitto dell'auto. A quale velocità del carrello la sfera vibrerà in modo particolarmente forte sotto l'impatto dell'impatto delle ruote sui giunti delle rotaie? Lunghezza binario 12,5 m.
9. La distanza tra le creste delle onde nel mare è di 5 m Quando la barca si muove nella direzione opposta, l'onda colpisce lo scafo della barca 4 volte in 1 s e 2 volte durante il passaggio. Trova la velocità della barca e delle onde se si sa che la velocità della barca è maggiore della velocità dell'onda.
Risposte al test di fisica Vibrazioni meccaniche e onde Grado 9
opzione 1
1,5 Hz, 0,2 s
2. 0,75 m
3,5 cm, 4 s, 0,25 Hz
4,60, 0,5 s
5,5 m/s 2
6,6 m/s
7,10 secondi
8. 2:1
9.T Z / T L = 0,4
opzione 2
1,2 s, 0,5 Hz
2,1 km
3,10 cm, 2 s, 0,5 Hz
4,16 m
5. 30
6. Riduci di 4 volte
7,4 m
8,5 secondi
9,2 m
Opzione 3
1,1,5 s, 2 Hz
2,2 m
3,4 m, 0,4 s, 25 Hz
4.11.4 m/s 2
5,4 m
6,1 m
7. Diminuirà di 2 volte
8.100 m
9,27 cm, 75 cm
Opzione 4
1,4 secondi
2,2 s, 0,5 Hz
3,1 m, 1 s, 1 Hz
4.20 vibrazioni
5. 16 volte
6. Diminuire di 1,7 volte
7. 2,25 volte
8,6.2 m/s
9,15 m/s, 5 m/s
Durante la lezione sarai in grado di studiare in modo indipendente l'argomento "Lunghezza d'onda. Velocità di propagazione delle onde”. In questa lezione imparerai a conoscere le caratteristiche speciali delle onde. Prima di tutto, imparerai cos'è la lunghezza d'onda. Considereremo la sua definizione, il modo in cui è designato e misurato. Poi daremo anche un'occhiata più da vicino alla velocità di propagazione dell'onda.
Innanzitutto, ricordiamolo onda meccanicaÈ un'oscillazione che si propaga nel tempo in un mezzo elastico. Trattandosi di un'oscillazione, l'onda avrà tutte le caratteristiche che corrispondono all'oscillazione: ampiezza, periodo di oscillazione e frequenza.
Inoltre, l'onda ha le sue caratteristiche speciali. Una di queste caratteristiche è lunghezza d'onda... La lunghezza d'onda è indicata dalla lettera greca (lambda, o si dice "lambda") e si misura in metri. Elenchiamo le caratteristiche dell'onda:
Cos'è la lunghezza d'onda?
Lunghezza d'onda - questa è la distanza minima tra particelle che vibrano con la stessa fase.
Riso. 1. Lunghezza d'onda, ampiezza d'onda
È più difficile parlare della lunghezza d'onda in un'onda longitudinale, perché lì è molto più difficile osservare particelle che fanno le stesse oscillazioni. Ma c'è anche una caratteristica - lunghezza d'onda, che determina la distanza tra due particelle che effettuano la stessa vibrazione, vibrazione con la stessa fase.
Inoltre, la lunghezza d'onda può essere chiamata la distanza percorsa dall'onda, in un periodo di oscillazione della particella (Fig. 2).
Riso. 2. Lunghezza d'onda
La caratteristica successiva è la velocità di propagazione dell'onda (o semplicemente la velocità dell'onda). Velocità dell'onda denotato allo stesso modo di qualsiasi altra velocità, con la lettera e si misura in. Come spiegare chiaramente qual è la velocità di un'onda? Il modo più semplice per farlo è con l'esempio di un'onda di taglio.
Onda trasversaleè un'onda in cui i disturbi sono orientati perpendicolarmente alla direzione della sua propagazione (Fig. 3).
Riso. 3. Onda di taglio
Immagina un gabbiano che vola sulla cresta di un'onda. La sua velocità di volo sulla cresta sarà la velocità dell'onda stessa (Fig. 4).
Riso. 4. Per determinare la velocità dell'onda
Velocità dell'onda dipende da qual è la densità del mezzo, quali sono le forze di interazione tra le particelle di questo mezzo. Scriviamo la relazione tra la velocità dell'onda, la lunghezza d'onda e il periodo dell'onda:.
La velocità può essere definita come il rapporto tra la lunghezza d'onda, la distanza percorsa dall'onda in un periodo, e il periodo di oscillazione delle particelle del mezzo in cui l'onda si propaga. Inoltre, ricorda che il periodo è legato alla frequenza dalla seguente relazione:
Quindi otteniamo la relazione che collega la velocità, la lunghezza d'onda e la frequenza delle oscillazioni: .
Sappiamo che un'onda si verifica come risultato dell'azione di forze esterne. È importante notare che quando un'onda passa da un mezzo all'altro, le sue caratteristiche cambiano: la velocità delle onde, la lunghezza d'onda. Ma la frequenza di oscillazione rimane la stessa.
Bibliografia
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