Vågor omger oss överallt, eftersom vi lever i en värld av rörelse och ljud. Vad är karaktären på vågprocessen, vad är kärnan i teorin om vågprocesser? Låt oss titta på detta med ett exempel på experiment.
Begreppet vågor i fysik
Ett vanligt begrepp för många processer är närvaron av ljud. Per definition är ljud resultatet av snabba oscillerande rörelser som skapas av luft eller annat medium som uppfattas av våra hörselorgan. Genom att känna till denna definition kan vi fortsätta att överväga begreppet "vågprocess". Det finns ett antal experiment som gör att du visuellt kan överväga detta fenomen.
De studerade vågprocesserna i fysiken kan observeras i form av radiovågor, ljudvågor, kompressionsvågor när man använder stämbanden. De sprider sig genom luften.
För att visuellt definiera konceptet, kasta en sten i en pöl och karakterisera spridningen av effekter. Detta är ett exempel på en gravitationsvåg. Det uppstår på grund av att vätskan stiger och faller.
Akustik
Ett helt avsnitt som heter "Akustik" ägnas åt studier av ljudets egenskaper i fysik. Låt oss se vad det kännetecknar. Låt oss fokusera på saker och tingprocesser där allt inte är klart ännu, om problem som fortfarande väntar på att lösas.
Akustik har, liksom andra grenar av fysiken, fortfarande många olösta mysterier. De ska ännu inte öppnas. Låt oss överväga vågprocessen i akustik.
Ljud
Detta koncept är förknippat med närvaron av oscillerande rörelser, som produceras av mediets partiklar. Ljud är en serie av oscillerande processer förknippade med uppkomsten av vågor. I bildningsprocessen i mediet för kompression och sällsynthet inträffar en vågprocess.
Våglängdsindikatorerna beror på typen av medium där oscillerande processer äger rum. Nästan alla fenomen som uppstår i naturen är förknippade med förekomsten av ljudvibrationer och ljudvågor som utbreder sig i miljön.
Exempel på att bestämma vågprocessen i naturen
Dessa rörelser kan informera om fenomenet med vågprocessen. Högfrekventa ljudvågor kan färdas tusentals kilometer, till exempel när en vulkan får ett utbrott.
När en jordbävning inträffar uppstår starka akustiska och geoakustiska vibrationer, som kan registreras av speciella ljudmottagare.
Under en undervattensjordbävning utspelar sig ett intressant och fruktansvärt fenomen - en tsunami, som är en enorm våg som uppstod under en kraftfull underjordisk eller undervattensmanifestation av elementen.
Tack vare akustiken kan du få information om att en tsunami närmar sig. Många av dessa fenomen har varit kända sedan länge. Men fram till nu, några begrepp i fysikkräver noggranna studier. Därför, för studiet av mysterier som ännu inte har lösts, är det ljudvågor som kommer till undsättning.
Teorin om tektonik
På 1700-talet föddes "katastrofhypotesen". På den tiden var begreppen "element" och "regelbundenhet" inte sammankopplade. Sedan upptäckte de att havsbottens ålder är mycket yngre än landets, och denna yta uppdateras ständigt.
Det var vid den här tiden, tack vare en ny blick på jorden, som galen hypotes växte till teorin om "Tektoniken för de litosfäriska plattorna", som säger att jordens mantel rör sig och himlavalvet flyter. En sådan process liknar rörelsen av evig is.
För att förstå den beskrivna processen är det viktigt att göra sig av med stereotyper och vana åsikter, att förverkliga andra typer av vara.
Ytterligare framsteg inom vetenskap
Geologiskt liv på jorden har sin egen tid och sin egen materia. Vetenskapen har lyckats återskapa likheten. Havets botten rör sig hela tiden, vilket orsakar sprickor och åsbildningar när ny materia stiger upp från jordens djup till ytan och gradvis svalnar.
Vid denna tid sker processer på land när kolossala plattor av litosfären flyter på ytan av jordens mantel - jordens övre stenskal, som bär kontinenterna och havsbotten.
Antalet sådana tallrikar är cirka tio. Manteln är rastlös, så de litosfäriska plattorna börjar röra sig. Under laboratorieförhållanden ser denna process ut som en graciös upplevelse.
I naturen hotar det en geologisk katastrof- jordbävning. Anledningen till rörelsen av litosfäriska plattor är de globala konvektionsprocesserna som sker i jordens djup. Resultatet av sjudningen blir en tsunami.
Japan
Bland andra seismiskt farliga områden på jorden upptar Japan en speciell plats, denna kedja av öar kallas för "eldbältet".
Tätt att följa andan från jordens himlavalv kan man förutsäga den förestående katastrofen. För att studera oscillerande processer introducerades en ultradjup borrigg i jordens tjocklek. Den trängde ner till ett djup av 12 km och gjorde det möjligt för forskare att dra slutsatser om förekomsten av vissa stenar inuti jorden.
Hastigheten hos en elektromagnetisk våg studeras på fysiklektionerna i årskurs 9. Visa erfarenhet med vikter placerade på lika avstånd från varandra. De är förbundna med identiska fjädrar av den vanliga formen.
Om du flyttar den första vikten åt höger ett visst avstånd, förblir den andra i samma position ett tag, men fjädern börjar redan pressas ihop.
Definition av termen "våg"
Sedan en sådan process har ägt rum har en elastisk kraft uppstått som kommer att pressa den andra vikten. Han kommer att få acceleration, efter ett tag kommer han att ta fart, röra sig i denna riktning och komprimera fjädern mellan den andra och tredje vikten. I sin tur kommer den tredje att få acceleration, börja accelerera, växla och påverka den fjärde fjädern. Och så kommer processen att äga rum på alla delar av systemet.
I detta fall, förskjutningen av den andra lastentiden kommer senare än den första. Effekten släpar alltid efter orsaken.
Också kommer förskjutningen av den andra lasten att medföra förskjutningen av den tredje. Denna process tenderar att spridas åt höger.
Om den första vikten började fluktuera enligt den harmoniska lagen, kommer denna process att sprida sig till den andra vikten, men med en fördröjd reaktion. Därför, om du får den första vikten att vibrera, kan du få en svängning som kommer att spridas i rymden med tiden. Detta är definitionen av en våg.
Varieties of waves
Låt oss föreställa oss ett ämne som består av atomer, de är:
- ha massa - som vikterna som föreslagits i experimentet;
- koppla till varandra och bildar en fast kropp genom kemiska bindningar (som diskuterades i experimentet med en fjäder).
Det följer att materia är ett system som liknar en modell av erfarenhet. Det kan sprida en mekanisk våg. Denna process är förknippad med uppkomsten av elastiska krafter. Sådana vågor kallas ofta "studsande".
Det finns två typer av elastiska vågor. För att bestämma dem kan du ta en lång fjäder, fixa den på ena sidan och sträcka den till höger. Så du kan se att vågens utbredningsriktning är längs våren. Mediets partiklar rör sig i samma riktning.
I en sådan våg sammanfaller arten av partikeloscillationsriktningen med riktningen för vågens utbredning. Detta koncept kallas "longitudinell våg".
Om du sträcker på fjädern och ger den tid att kommatill ett viloläge, och sedan kraftigt ändra positionen i vertikal riktning, kommer det att ses att vågen fortplantar sig längs fjädern och reflekteras många gånger.
Men partikeloscillationsriktningen är nu vertikal, och vågutbredningen är horisontell. Detta är en tvärgående våg. Det kan bara existera i fasta ämnen.
Hastigheten för elektromagnetiska vågor av olika slag är olika. Den här egenskapen används framgångsrikt av seismologer för att bestämma avståndet till jordbävningskällor.
När en våg utbreder sig svänger partiklar längs med eller tvärs över, men detta åtföljs inte av överföring av materia, utan endast av rörelse. Så det anges i läroboken "Fysik" årskurs 9.
Karakterisering av vågekvationen
Vågekvationen i fysikalisk vetenskap är en sorts linjär hyperbolisk differentialekvation. Det används också för andra områden som täcks av teoretisk fysik. Detta är en av de ekvationer som matematisk fysik använder för beräkningar. I synnerhet beskrivs gravitationsvågor. Används för att beskriva processer:
- i akustik, som regel, linjär typ;
- inom elektrodynamik.
Vågprocesser visas i beräkningen för det flerdimensionella fallet av en homogen vågekvation.
Skillnaden mellan en våg och en sving
Anmärkningsvärda upptäckter kommer från att tänka på ett vanligt fenomen. Galileo tog sitt hjärtas slag som tidens norm. Således upptäcktes konstanten i processen med pendelsvängningar - en av mekanikens huvudbestämmelser. Detabsolut bara för en matematisk pendel - ett idealiskt oscillerande system, som kännetecknas av:
- saldoposition;
- kraft som återställer kroppen till dess jämviktsposition när den avviker;
- övergångar av energi när fluktuationer inträffar.
För att få systemet ur balans är villkoret för uppkomsten av svängningar nödvändigt. I detta fall rapporteras en viss energi. Olika vibrationssystem kräver olika typer av energi.
Oscillation är en process som kännetecknas av en konstant upprepning av rörelser eller tillstånd i systemet under vissa tidsperioder. En tydlig demonstration av den oscillerande processen är exemplet på en svängande pendel.
Oscillerande och vågprocesser observeras i nästan alla naturfenomen. Våg har funktionen att störa eller förändra mediets tillstånd, fortplanta sig i rymden och transportera energi utan att behöva överföra materia. Detta är en utmärkande egenskap hos vågprocesser, de har studerats i fysiken under lång tid. När du forskar kan du markera våglängden.
Ljudvågor kan finnas i alla sfärer, de existerar inte bara i ett vakuum. Elektromagnetiska vågor har speciella egenskaper. De kan finnas överallt, även i ett vakuum.
En vågs energi beror på dess amplitud. Den cirkulära vågen, som fortplantar sig från källan, sprider energi i rymden, så dess amplitud minskar snabbt.
En linjär våg har intressanta egenskaper. Dess energi försvinner därför inte i rymdenamplituden för sådana vågor minskar endast på grund av friktionskraften.
Vågens utbredningsriktning avbildas av strålar - linjer som är vinkelräta mot vågfronten.
Vinkeln mellan den infallande strålen och normalen är infallsvinkeln. Mellan den normala och den reflekterade strålen finns reflektionsvinkeln. Likheten mellan dessa vinklar bevaras vid vilken position som helst av hindret i förhållande till vågfronten.
När vågor som rör sig i motsatta riktningar möts kan en stående våg bildas.
Resultat
Partiklar av mediet mellan intilliggande noder i en stående våg oscillerar i samma fas. Dessa är parametrarna för vågprocessen som är fixerade i vågekvationerna. När vågor möts kan både ökningar och minskningar av deras amplituder observeras.
Genom att känna till de viktigaste egenskaperna hos vågprocessen är det möjligt att bestämma amplituden för den resulterande vågen vid en given punkt. Låt oss bestämma i vilken fas vågen från den första och andra källan kommer att anlända vid denna punkt. Dessutom är faserna motsatta.
Om vägskillnaden är ett udda antal halvvågor, kommer amplituden för den resulterande vågen vid denna punkt att vara minimal. Om vägskillnaden är lika med noll eller ett heltal av våglängder, kommer en ökning av amplituden för den resulterande vågen att observeras vid mötespunkten. Detta är ett interferensmönster när vågor från två källor läggs till.
Frekvensen för elektromagnetiska vågor är fast i modern teknik. Den mottagande enheten måste registrera svaga elektromagnetiska vågor. Om du sätter en reflektor kommer mer vågenergi in i mottagaren. Reflektorsystemet är installerat så att det skapar maxim altsignal på den mottagande enheten.
Karakteristika för vågprocessen ligger till grund för moderna idéer om ljusets natur och materiens struktur. Så när du studerar dem i en fysiklärobok i 9:e klass, kan du framgångsrikt lära dig hur du löser problem från mekanikområdet.
