Valurile pe care suntem obișnuiți să le vedem la suprafața mării sunt formate în principal prin acțiunea vântului. Cu toate acestea, undele pot apărea și din alte motive, atunci se numesc;
Tidal, format sub acțiunea forțelor formatoare de maree ale Lunii și Soarelui;
Baric, care rezultă din modificări bruște ale presiunii atmosferice;
Seismică (tsunami), rezultată dintr-un cutremur sau erupții vulcanice;
La bordul navei, care rezultă din mișcarea navei.
Valurile vântului sunt predominante pe suprafața mărilor și oceanelor. Valurile de maree, seismice, barice și de nave nu au un efect semnificativ asupra navigației navelor în ocean, așa că nu ne vom opri asupra descrierii lor. Valurile vântului sunt unul dintre principalii factori hidrometeorologici care determină siguranța și eficiența economică a navigației, deoarece un val, care intră într-o navă, cade pe ea, se balansează, lovește lateral, inundă punțile și suprastructurile și reduce viteza. Tanajul creează rostogoliri periculoase, îngreunează determinarea poziției navei și epuizează foarte mult echipajul. Pe lângă pierderea vitezei, valul face ca nava să se rotească și să se sustragă de la un anumit curs și este necesară o schimbare constantă a cârmei pentru a o menține.
Valurile vântului sunt procesul de formare, dezvoltare și propagare a valurilor induse de vânt pe suprafața mării. Valurile vântului au două caracteristici principale. Prima caracteristică este neregularitatea: dezordinea dimensiunilor și formelor valurilor. Un val nu se repetă pe altul, unul mare poate fi urmat de unul mic, și poate chiar unul mai mare; fiecare val individual își schimbă continuu forma. Cremele valurilor se mișcă nu numai în direcția vântului, ci și în alte direcții. O structură atât de complexă a suprafeței mării perturbate se explică prin natura turbulentă, turbulentă a vântului care formează valurile. A doua caracteristică a valului este variabilitatea rapidă a elementelor sale în timp și spațiu și este, de asemenea, asociată cu vântul. Cu toate acestea, dimensiunea valurilor depinde nu numai de viteza vântului, durata acțiunii acestuia, zona și configurația suprafeței apei sunt esențiale. Din punct de vedere al practicii, nu este necesar să se cunoască elementele fiecărei unde individuale sau fiecare oscilație a undei. Prin urmare, studiul undelor se reduce în cele din urmă la identificarea tiparelor statistice, care sunt exprimate numeric prin dependențele dintre elementele undelor și factorii care le determină.
3.1.1. Elemente ondulatorii
Fiecare val este caracterizat de anumite elemente,Elementele comune pentru valuri sunt (Fig. 25):
Top - cel mai înalt punct al crestei valului;
Talpa - punctul cel mai de jos al scobitului valului;
Înălțimea (h) - excesul vârfului valului;
Lungimea (L) este distanța orizontală dintre vârfurile a două creste adiacente pe un profil de undă desenat în direcția generală de propagare a undei;
Perioada (t) - intervalul de timp dintre trecerea a două vârfuri de undă adiacente printr-o verticală fixă; cu alte cuvinte, este intervalul de timp în care valul parcurge o distanță egală cu lungimea sa;
Abruptul (e) - raportul dintre înălțimea unui val dat și lungimea sa. Abruptul undei în diferite puncte ale profilului undei este diferit. Abrupta medie a undei este determinata de raportul:
Orez. 25. Elemente de bază ale undelor.
Pentru practică, este importantă cea mai mare pantă, care este aproximativ egală cu raportul dintre înălțimea valului h și jumătatea sa λ/2
- viteza undei c - viteza crestei undei pe directia de propagare a acesteia, determinata pentru un interval scurt de timp de ordinul perioadei undei;
Frontul de undă - o linie pe planul unei suprafețe rugoase, care trece de-a lungul vârfurilor crestei unui val dat, care sunt determinate de un set de profile de undă desenate paralel cu direcția generală de propagare a undei.
Pentru navigație, elementele valurilor precum înălțimea, perioada, lungimea, abruptul și direcția generală a mișcării valurilor sunt de cea mai mare importanță. Toate depind de parametrii fluxului vântului (viteza și direcția vântului), lungimea acestuia (accelerația) deasupra mării și durata acțiunii sale.
În funcție de condițiile de formare și propagare, undele vântului pot fi împărțite în patru tipuri.
Vânt - un sistem de valuri, care se află în momentul observării sub influența vântului cu care este cauzat. Direcțiile de propagare a valurilor vântului și a vântului în ape adânci coincid sau diferă de obicei cu cel mult patru puncte (45°).
Valurile de vânt se caracterizează prin faptul că panta lor sub vânt este mai abruptă decât cea de vânt, astfel încât vârfurile crestelor se prăbușesc de obicei, formând spumă sau chiar se desprind de un vânt puternic. Când valurile intră în ape puțin adânci și se apropie de țărm, direcțiile de propagare a valurilor și a vântului pot diferi cu mai mult de 45°.
Swell - valuri induse de vânt care se propagă într-o zonă de formare a valurilor după ce vântul slăbește și/sau își schimbă direcția sau valuri induse de vânt care vin dintr-o regiune de formare a valurilor într-o altă zonă în care vântul suflă cu o viteză și/sau direcție diferită . Un caz special de swell care se propagă în absența vântului se numește dead swell.
Mixt - emoție rezultată din interacțiunea valurilor vântului și a umflăturii.
Transformarea valurilor de vânt - o schimbare a structurii valurilor de vânt cu o schimbare a adâncimii. În acest caz, forma valurilor este distorsionată, ele devin mai abrupte și mai scurte, iar la o adâncime mică care nu depășește înălțimea valului, crestele acestuia din urmă se răstoarnă, iar valurile sunt distruse.
În aspectul lor, valurile vântului se caracterizează prin diferite forme.
Ondulări - forma inițială de dezvoltare a valurilor de vânt, care apar sub influența unui vânt slab; crestele valurilor cu ondulatii seamana cu solzi.
Excitare tridimensională - un set de valuri, a căror lungime medie a crestei este de câteva ori mai mare decât lungimea medie de undă.
Undă regulată - val în care forma și elementele tuturor undelor sunt aceleași.
Mulțime - emoție haotică care decurge din interacțiunea valurilor care rulează în direcții diferite.
Valurile care se sparg peste maluri, recife sau stânci se numesc spargeri. Valurile care se sparg în zona de coastă se numesc surf. Pe coastele abrupte și la instalațiile portuare, surf-ul are forma unei falii inverse.
Valurile de la suprafața mării se împart în libere, când forța care le-a provocat încetează să acționeze și valurile se mișcă liber, și forțate, când acțiunea forței care a determinat formarea valurilor nu încetează.
În funcție de variabilitatea în timp a elementelor valurilor, acestea sunt împărțite în valuri constante, adică valuri de vânt, în care caracteristicile statistice ale valurilor nu se schimbă în timp, și dezvoltarea sau amortizarea - schimbându-și elementele în timp.
Conform formei de undă, ele sunt împărțite în două dimensiuni - un set de valuri, a căror lungime medie a crestei este de multe ori mai mare decât lungimea medie de undă, tridimensionale - un set de valuri, lungimea medie a crestei dintre care este de câteva ori mai mare decât lungimea de undă și solitar, având doar o creastă în formă de cupolă fără talpă.
În funcție de raportul dintre lungimea de undă și adâncimea mării, valurile sunt împărțite în unele scurte, a căror lungime este mult mai mică decât adâncimea mării și valuri lungi, a căror lungime este mai mare decât adâncimea mării. mare.
Prin natura mișcării formei de undă, acestea sunt translaționale, în care există o mișcare vizibilă a formei de undă și în picioare - neavând mișcare. În funcție de modul în care sunt amplasate undele, ele sunt împărțite în suprafață și interne. Undele interne se formează la una sau alta adâncime pe interfața dintre straturile de apă de diferite densități.
3.1.2. Metode de calcul al elementelor de undă
Când se studiază valurile mării, unele prevederi teoretice sunt folosite pentru a explica anumite aspecte ale acestui fenomen. Legile generale ale structurii undelor și natura mișcării particulelor lor individuale sunt luate în considerare de teoria trohoidală a undelor. Conform acestei teorii, particulele individuale de apă din undele de suprafață se mișcă de-a lungul orbitelor elipsoidale închise, făcând o revoluție completă într-un timp egal cu perioada undei t.Mișcarea de rotație a particulelor succesive de apă deplasate cu un unghi de fază în momentul inițial al mișcării creează aspectul mișcării de translație: particulele individuale se mișcă pe orbite închise, în timp ce profilul undei se mișcă translațional în direcția vântului. Teoria trohoidală a undelor a făcut posibilă fundamentarea matematică a structurii undelor individuale și interconectarea elementelor acestora. Au fost obținute formule care fac posibilă calcularea elementelor individuale ale undelor
unde g este accelerația în cădere liberă, lungimea de undă K, viteza sa de propagare C și perioada t sunt interconectate prin dependența K=Cx.
De remarcat faptul că teoria trohoidală a valurilor este valabilă doar pentru undele regulate bidimensionale, care se observă în cazul valurilor de vânt liber - swell. Cu valurile tridimensionale ale vântului, căile orbitale ale particulelor nu sunt orbite circulare închise, deoarece sub influența vântului are loc un transfer orizontal al apei pe suprafața mării în direcția de propagare a valurilor.
Teoria trohoidală a valurilor mării nu dezvăluie procesul de dezvoltare și atenuare a acestora, precum și mecanismul de transfer de energie de la vânt la val. Între timp, soluția tocmai acestor probleme este necesară pentru a obține dependențe sigure pentru calcularea elementelor valurilor vântului.
Prin urmare, dezvoltarea teoriei valurilor mării a urmat calea dezvoltării relațiilor teoretice și empirice dintre vânt și valuri, ținând cont de diversitatea valurilor reale ale vântului mării și de non-staționaritatea fenomenului, adică ținând cont de dezvoltarea acestora. și atenuare.
În general, formulele de calcul a elementelor valurilor vântului pot fi exprimate în funcție de mai multe variabile
H, t, L, C \u003d f (L, D t, H),
Unde W - viteza vântului; D - accelerație, t - durata acțiunii vântului; H este adâncimea mării.
Pentru zonele de apă mică ale mării, pentru a calcula înălțimea și lungimea de undă, puteți utiliza dependențele
Coeficienții a și z sunt variabili și depind de adâncimea mării
A \u003d 0,0151H 0,342; z = 0,104H 0,573.
Pentru zonele deschise ale mării, elementele valurilor, a căror acoperire a înălțimii este de 5%, iar valorile medii ale lungimilor de undă sunt calculate în funcție de dependențe:
H = 0,45 L 0,56 D 0,54 A,
L \u003d 0,3lW 0,66 D 0,64 A.
Coeficientul A se calculează prin formula
Pentru zonele deschise ale oceanului, elementele valurilor sunt calculate folosind următoarele formule:
unde e este abruptul undei la accelerații mici, D PR este accelerația maximă, km. Înălțimea maximă a valurilor de furtună poate fi calculată folosind formula
unde hmax - înălțimea maximă a valului, m, D - lungimea accelerației, mile.
La Institutul Oceanografic de Stat, pe baza teoriei statistice spectrale a valurilor, s-au obținut relații grafice între elementele valurilor și viteza vântului, durata acțiunii acestuia și lungimea accelerației. Aceste dependențe ar trebui considerate cele mai de încredere, dând rezultate acceptabile, pe baza cărora au fost construite nomograme la Centrul Hidrometeorologic al URSS (V.S. Krasyuk) pentru a calcula înălțimea valurilor. Nomograma (Fig. 26) este împărțită în patru cadrane (I-IV) și constă dintr-o serie de grafice dispuse într-o anumită succesiune.
În cadranul I (numărat din colțul din dreapta jos) al nomogramei, este dată o grilă de grade, fiecare diviziune a cărei diviziune (pe orizontală) corespunde cu 1 ° meridian la o latitudine dată (de la 70 la 20 ° N) pentru hărțile unei scale de 1:15 000000 proiecții stereografice polare. Este necesară o grilă de grade pentru a converti distanța dintre izobarele n și raza de curbură a izobarelor R, măsurată pe hărți de o scară diferită, la o scară de 1:15 000000. În acest caz, determinăm distanța dintre izobarele n și raza de curbură a izobarelor R în grade meridiane la o latitudine dată. Raza de curbură a izobarelor R este raza cercului cu care secțiunea izobarei care trece prin punctul pentru care se efectuează calculul sau în apropierea acestuia are cel mai mare contact. Se determină cu ajutorul unui metru prin selecție în așa fel încât arcul trasat din centrul găsit să coincidă cu secțiunea dată a izobarei. Apoi, pe grila de grade, trasăm valorile măsurate la o latitudine dată, exprimate în grade de meridian, iar cu o soluție de busolă determinăm raza de curbură a izobarelor și distanța dintre izobare, corespunzător unei scale de 1: 15.000.000.
În cadranul II al nomogramei sunt prezentate curbe care exprimă dependența vitezei vântului de gradientul de presiune și de latitudinea geografică a locului (fiecare curbă corespunde unei anumite latitudini - de la 70 la 20 ° N). Pentru trecerea de la vântul de gradient calculat la vântul care sufla în apropierea suprafeței mării (la înălțimea de 10 m), a fost derivată o corecție care ține cont de stratificarea stratului de suprafață atmosferică. Când se calculează pentru partea rece a anului (stratificare stabilă t w 2 ° C), coeficientul este 0,6.
Orez. Fig. 26. Nomograma pentru calcularea elementelor valurilor și vitezei vântului din hărți ale câmpului de presiune de suprafață, unde izobarele sunt trasate la intervale de 5 mbar (a) și 8 mbar (b). 1 - iarna, 2 - vara.
Cadranul III ia în considerare efectul curburii izobare asupra vitezei geostrofice a vântului. Curbele corespunzătoare diferitelor valori ale razei de curbură (1, 2, 5 etc.) sunt date prin linii continue (iarna) și întrerupte (vara). Semnul oo înseamnă că izobarele sunt rectilinie. De obicei, când raza de curbură depășește 15°, nu este necesară luarea în considerare a curburii în calcule. Axa absciselor care separă ydranții III și IV determină viteza vântului W pentru un punct dat.
În cadranul IV există curbe care fac posibilă determinarea înălțimii așa-numitelor unde semnificative (h 3H) cu o probabilitate de 12,5% după viteza vântului, accelerația sau durata vântului.
Dacă este posibil să se utilizeze nu numai date despre viteza vântului, ci și despre accelerația și durata vântului atunci când se determină înălțimea valurilor, calculul se efectuează pe baza accelerației și duratei vântului (în ore) . Pentru a face acest lucru, din cadranul III al nomogramei, coborâm perpendiculara nu pe curba de accelerație, ci pe curba duratei acțiunii vântului (6 sau 12 ore). Din rezultatele obținute (accelerație și durată) se ia valoarea mai mică a înălțimii valului.
Calculul folosind nomograma propusă se poate face numai pentru zonele „de adâncime”, adică pentru zonele în care adâncimea mării nu este mai mică de jumătate din lungimea de undă. Pentru accelerația care depășește 500 km sau durata vântului mai mare de 12 ore, se utilizează dependența înălțimii valurilor de vântul corespunzătoare condițiilor oceanului (curba îngroșată în cadranul IV).
Astfel, pentru a determina înălțimea valurilor într-un punct dat, este necesar să se efectueze următoarele operații:
A) găsiți raza de curbură a izobarei R care trece printr-un punct dat sau în apropierea acestuia (folosind o busolă prin selecție). Raza de curbură a izobarelor se determină numai în cazul curburii ciclonice (în cicloni și jgheaburi) și se exprimă în grade meridiane;
B) determinați diferența de presiune n prin măsurarea distanței dintre izobarele adiacente în zona punctului selectat;
C) în funcție de valorile găsite ale lui R și n, în funcție de anotimp, găsim viteza vântului W;
D) cunoscând viteza vântului W și accelerația D sau durata vântului (6 sau 12 ore), găsim înălțimea valurilor semnificative (h 3H).
Accelerația este după cum urmează. Din fiecare punct pentru care se calculează înălțimea valului, se trasează o linie de curent în direcția împotriva vântului până când direcția acesteia se schimbă față de cea inițială cu un unghi de 45 ° sau ajunge la coastă sau la marginea gheții. Aproximativ, aceasta va fi accelerația sau calea vântului, în timpul căreia ar trebui să se formeze (valuri care ajung într-un punct dat.
Durata acțiunii vântului este definită ca timpul în care direcția vântului este neschimbată sau se abate de la original cu cel mult ± 22,5 °.
Conform nomogramei din fig. 26a, se poate determina înălțimea undei din harta câmpului de presiune de suprafață, pe care izobarele sunt desenate cu 5 mbar. Dacă izobarele sunt trase cu 8 mbar, atunci nomograma prezentată în fig. 26 b.
Perioada și lungimea de undă pot fi calculate din datele despre viteza vântului și înălțimea valurilor. Un calcul aproximativ al perioadei valurilor se poate face conform graficului (Fig. 27), care arată relația dintre perioade și înălțimea valurilor vântului la diferite viteze ale vântului (W). Lungimea de undă este determinată de perioada sa și de adâncimea mării într-un punct dat conform graficului (Fig. 28).
Test de fizică Vibrații mecanice și unde Clasa 9 cu răspunsuri. Lucrarea de control este prezentată în 4 versiuni, în fiecare versiune există 9 sarcini.
Opțiunea 1
1. O sarcină suspendată pe un arc a făcut 300 de oscilații într-un minut. Care este frecvența și perioada de oscilație a sarcinii?
2. Frecvența de vibrație a diapazonului este de 440 Hz. Care este lungimea de undă a undei sonore de la un diapazon în aer dacă viteza de propagare a sunetului la 0 °C în aer este de 330 m/s?
3. Conform graficului oscilațiilor armonice (Fig. 125), determinați amplitudinea, perioada și frecvența oscilațiilor.
4. Câte oscilații a făcut un pendul matematic în 30 de secunde dacă frecvența oscilațiilor sale este de 2 Hz? Care este perioada oscilațiilor sale?
5. Determinați accelerația gravitației pe suprafața lui Marte, cu condiția ca acolo un pendul matematic de 50 cm lungime să facă 40 de oscilații în 80 s.
6. Care este viteza de propagare a unui val de mare dacă o persoană care stă pe țărm stabilește că distanța dintre două creste ale valurilor adiacente este de 8 m și 45 de creste ale valurilor trec pe lângă el într-un minut?
7. Cât timp parcurge sunetul de la o gară la alta de-a lungul șinelor de oțel dacă distanța dintre ele este de 5 km și viteza de propagare a sunetului în oțel este de 500 m/s?
8. Care este raportul frecvențelor de oscilație a două penduluri dacă lungimile lor sunt legate ca 1:4?
9. Cum se va schimba perioada de oscilație a unui pendul matematic dacă acesta este transferat de pe Pământ pe Lună? g Z \u003d 9,8 m / s 2; g L = 1,6 m/s 2)?
Opțiunea 2
1. Un pendul cu filament a făcut 25 de oscilații în 50 de secunde. Determinați perioada și frecvența oscilației.
2. Stabiliți la ce distanță de observator a lovit fulgerul dacă a auzit tunete la 3 s după ce a văzut fulgerul.
3. Conform graficului (Fig. 126), determinați amplitudinea, perioada și frecvența oscilațiilor.
4. Care este lungimea unui pendul matematic care face oscilații armonice cu o frecvență de 0,5 Hz pe suprafața Lunii? Accelerația căderii libere pe suprafața Lunii este de 1,6 m/s 2 .
5. Lungimea valului mării este de 2 m. Câte oscilații în 10 secunde va face plutitorul pe el dacă viteza de propagare a undei este de 6 m/s?
6. Cum ar trebui modificată lungimea unui pendul matematic astfel încât perioada oscilațiilor sale să fie redusă de 2 ori?
7. Determinați lungimea unui pendul matematic, care face 4 oscilații complete mai puțin în 10 s decât un pendul matematic de 60 cm lungime.
8. Un pendul matematic are o perioadă de oscilație de 3 s, iar celălalt are o perioadă de 4 s. Care este perioada de oscilație a unui pendul matematic a cărui lungime este egală cu suma lungimilor pendulelor indicate?
9. Care este lungimea de undă pe apă dacă viteza de propagare a undei este de 2,4 m/s, iar un corp care plutește pe apă face 30 de oscilații în 25 s?
Opțiunea 3
1. Pendulul a făcut 50 de oscilații în 25 de secunde. Determinați perioada și frecvența oscilațiilor pendulului.
2. Un radiofar din mare oscilează pe valuri cu o perioadă de 2 s. Viteza valurilor mării este de 1 m/s. Care este lungimea de undă?
3. Conform graficului (Fig. 127), determinați amplitudinea, perioada și frecvența oscilațiilor.
4. Pe o planetă necunoscută, un pendul lung de 80 cm a făcut 36 de oscilații complete într-un minut. Care este accelerația căderii libere pe această planetă?
5. Determinați lungimea unei unde care se propagă cu o viteză de 2 m/s, în care se produc 10 oscilații în 20 s.
6. Care este lungimea unui pendul matematic care face 4 oscilații complete în 8 s?
7. Cum se va schimba frecvența de oscilație a unui pendul cu fir de 0,5 m lungime dacă lungimea firului crește cu 1,5 m?
8. Pe lac, pe vreme calmă, o ancoră grea a fost aruncată din barcă. Valurile au început de la locul aruncării. O persoană care stătea pe mal a observat că valul a ajuns la el în 50 de secunde, distanța dintre cocoașele de val adiacente a fost de 50 cm, iar în 50 de secunde au fost 20 de stropi pe mal. Cât de departe era barca de țărm?
9. Două pendule sunt suspendate de tavan. În același timp, un pendul a făcut 5 oscilații, iar celălalt - 3 oscilații. Care este lungimea fiecărui pendul dacă diferența dintre lungimile lor este de 48 cm?
Opțiunea 4
1. Care este perioada de oscilație a sursei de undă dacă lungimea de undă este de 2 m și viteza de propagare a acesteia este de 5 m/s?
2. Determinați perioada și frecvența de oscilație a unui pendul matematic, care a făcut 50 de oscilații în 1 min 40 s.
3. Conform graficului (Fig. 128), determinați amplitudinea, perioada și frecvența oscilațiilor.
4. Determinați câte oscilații pe un val de mare va face o barcă de cauciuc gonflabilă în 20 s dacă viteza de propagare a undei este de 4 m/s și lungimea sa este de 4 m.
5. Determinați de câte ori trebuie să măriți lungimea pendulului matematic, astfel încât frecvența oscilațiilor sale să scadă de 4 ori.
6. Se va schimba perioada de oscilație a masei pe arc dacă masa de fier este înlocuită cu aluminiu de aceeași dimensiune?
7. Perioadele de oscilație a două pendule matematice sunt legate ca 3:2. Calculați de câte ori este primul pendul mai lung decât al doilea.
8. O minge mică este suspendată pe un fir de 1 m lungime de tavanul mașinii. Cu ce viteză a mașinii va vibra mingea deosebit de puternic sub impactul roților asupra îmbinărilor șinei? Lungimea șinei 12,5 m.
9. Distanța dintre crestele valurilor din mare este de 5 m. Când barca se deplasează pe partea opusă, valul lovește coca bărcii de 4 ori în 1 s și de 2 ori la trecere. Aflați vitezele bărcii și ale undei dacă se știe că viteza bărcii este mai mare decât viteza undei.
Răspunsuri la testul de fizică Oscilații mecanice și unde Clasa 9
Opțiunea 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 s
8. 2:1
9. T W / T L = 0,4
Opțiunea 2
1, 2 s, 0,5 Hz
2. 1 km
3. 10 cm, 2 s, 0,5 Hz
4. 0,16 m
5. 30
6. Reduceți de 4 ori
7. 4 m
8,5 s
9,2 m
Opțiunea 3
1. 0,5 s, 2 Hz
2. 2 m
3. 0,4 m, 0,4 s, 25 Hz
4. 11,4 m/s 2
5. 4 m
6. 1 m
7. Scade de 2 ori
8. 100 m
9. 27 cm, 75 cm
Opțiunea 4
1. 0,4 s
2, 2 s, 0,5 Hz
3. 0,1 m, 1 s, 1 Hz
4. 20 leagăne
5. de 16 ori
6. Redus de 1,7 ori
7. 2.25 ori
8. 6,2 m/s
9. 15m/s, 5m/s
În timpul lecției, veți putea studia în mod independent subiectul „Lungimea de undă. Viteza de propagare a undelor. În această lecție, veți afla despre caracteristicile speciale ale valurilor. În primul rând, vei afla ce este o lungime de undă. Ne vom uita la definiția sa, cum este etichetat și măsurat. Apoi ne vom uita și la viteza de propagare a undei în detaliu.
Pentru început, să ne amintim asta undă mecanică este o oscilatie care se propaga in timp intr-un mediu elastic. Întrucât aceasta este o oscilație, unda va avea toate caracteristicile care corespund oscilației: amplitudine, perioadă de oscilație și frecvență.
În plus, valul are propriile sale caracteristici speciale. Una dintre aceste caracteristici este lungime de undă. Lungimea de undă este desemnată cu litera greacă (lambda, sau se spune „lambda”) și se măsoară în metri. Enumerăm caracteristicile valului:
Ce este o lungime de undă?
lungime de unda - aceasta este cea mai mică distanță dintre particulele care oscilează cu aceeași fază.
Orez. 1. Lungimea de undă, amplitudinea undei
Este mai dificil să vorbim despre lungimea de undă într-o undă longitudinală, deoarece este mult mai dificil să observi particule care produc aceleași vibrații acolo. Dar există și o caracteristică lungime de undă, care determină distanța dintre două particule care fac aceeași oscilație, oscilație cu aceeași fază.
De asemenea, lungimea de undă poate fi numită distanța parcursă de undă într-o perioadă de oscilație a particulelor (Fig. 2).
Orez. 2. Lungimea de undă
Următoarea caracteristică este viteza de propagare a undei (sau pur și simplu viteza undei). Viteza valurilor Se notează la fel ca orice altă viteză printr-o literă și se măsoară în. Cum să explic în mod clar care este viteza undei? Cel mai simplu mod de a face acest lucru este cu o undă transversală ca exemplu.
val transversal este o undă în care perturbațiile sunt orientate perpendicular pe direcția de propagare a acesteia (Fig. 3).
Orez. 3. Unda de forfecare
Imaginați-vă un pescăruș zburând peste creasta unui val. Viteza sa de zbor peste creasta va fi viteza undei în sine (Fig. 4).
Orez. 4. La determinarea vitezei undei
Viteza valurilor depinde de care este densitatea mediului, care sunt forțele de interacțiune între particulele acestui mediu. Să notăm relația dintre viteza undei, lungimea de undă și perioada undei: .
Viteza poate fi definită ca raportul dintre lungimea de undă, distanța parcursă de undă într-o perioadă, și perioada de oscilație a particulelor mediului în care se propagă unda. În plus, rețineți că perioada este legată de frecvență după cum urmează:
Apoi obținem o relație care raportează viteza, lungimea de undă și frecvența oscilațiilor: .
Știm că un val apare ca urmare a acțiunii forțelor externe. Este important de menționat că atunci când o undă trece de la un mediu la altul, caracteristicile ei se schimbă: viteza undei, lungimea de undă. Dar frecvența de oscilație rămâne aceeași.
Bibliografie
- Sokolovici Yu.A., Bogdanova G.S. Fizica: o carte de referință cu exemple de rezolvare a problemelor. - redistribuire ediția a 2-a. - X .: Vesta: editura „Ranok”, 2005. - 464 p.
- Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizică. Clasa a 9-a: manual pentru învățământul general. instituții / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - Ed. a XIV-a, stereotip. - M.: Butarda, 2009. - 300 p.
- Portalul de internet „eduspb” ()
- Portalul de internet „eduspb” ()
- Portalul de internet „class-fizika.narod.ru” ()
Teme pentru acasă
