Bemutatunk egy videóleckét a „Rezgések terjedése rugalmas közegben” témában. Hosszanti és keresztirányú hullámok." Ebben a leckében a rezgések rugalmas közegben való terjedésével kapcsolatos kérdéseket tanulmányozzuk. Megtudhatja, mi a hullám, hogyan jelenik meg és hogyan jellemzi. Vizsgáljuk meg a longitudinális és a keresztirányú hullámok tulajdonságait és különbségeit.

Továbblépünk a hullámokkal kapcsolatos kérdések tanulmányozására. Beszéljünk arról, hogy mi a hullám, hogyan jelenik meg és hogyan jellemzik. Kiderült, hogy amellett, hogy a tér egy szűk tartományában egyszerűen rezgések zajlanak, az is lehetséges, hogy ezek az oszcillációk egy közegben is terjedjenek a hullámmozgásnak.

Térjünk tovább ennek az elosztásnak a megvitatására. Ahhoz, hogy megvitassuk az oszcillációk közegben való létezésének lehetőségét, el kell döntenünk, mi az a sűrű közeg. A sűrű közeg olyan közeg, amely nagyszámú részecskéből áll, amelyek kölcsönhatása nagyon közel áll a rugalmassághoz. Képzeljük el a következő gondolatkísérletet.

Rizs. 1. Gondolatkísérlet

Tegyünk egy labdát egy rugalmas közegbe. A labda zsugorodik, mérete csökken, majd szívverésszerűen kitágul. Mit kell ebben az esetben megfigyelni? Ebben az esetben a golyóval szomszédos részecskék megismétlik a mozgását, pl. távolodnak, közelednek - ezáltal oszcillálni fognak. Mivel ezek a részecskék kölcsönhatásba lépnek a labdától távolabb eső részecskékkel, oszcillálni is fognak, de némi késéssel. A golyóhoz közel eső részecskék vibrálnak. Más, távolabbi részecskékre kerülnek át. Így a vibráció minden irányba terjed. Kérjük, vegye figyelembe, hogy ebben az esetben a rezgési állapot továbbterjed. Az oszcilláció állapotának ezt a terjedését hullámnak nevezzük. Azt lehet mondani a rugalmas közegben a rezgések időbeli terjedésének folyamatát mechanikai hullámnak nevezzük.

Kérjük, vegye figyelembe: amikor az ilyen oszcillációk előfordulási folyamatáról beszélünk, azt kell mondanunk, hogy ezek csak akkor lehetségesek, ha a részecskék között kölcsönhatás van. Más szóval, hullám csak akkor létezhet, ha van külső zavaró erő, és olyan erők, amelyek ellenállnak a zavaró erő hatásának. Ebben az esetben ezek rugalmas erők. A terjedési folyamat ebben az esetben az adott közeg részecskéi közötti kölcsönhatás sűrűségéhez és erősségéhez kapcsolódik.

Még egy dolgot jegyezzünk meg. A hullám nem szállít anyagot. Végül is a részecskék az egyensúlyi helyzet közelében oszcillálnak. Ugyanakkor a hullám energiát ad át. Ezt a tényt a szökőárhullámok szemléltethetik. Az anyagot nem a hullám viszi, de a hullám olyan energiát hordoz, hogy nagy katasztrófákat hoz.

Beszéljünk a hullámtípusokról. Két típusa van - hosszanti és keresztirányú hullámok. Mi történt hosszanti hullámok? Ezek a hullámok minden médiában létezhetnek. A sűrű közegben pulzáló golyóval kapcsolatos példa pedig csak egy példa a hosszanti hullám kialakulására. Az ilyen hullám térben terjedő időben. A tömörödés és a ritkulás ezen váltakozása egy longitudinális hullám. Még egyszer megismétlem, hogy egy ilyen hullám minden közegben létezhet - folyékony, szilárd, gáznemű. A longitudinális hullám olyan hullám, amelynek terjedése következtében a közeg részecskéi a hullám terjedési iránya mentén oszcillálnak.

Rizs. 2. Hosszanti hullám

Ami tehát a keresztirányú hullámot illeti keresztirányú hullám csak szilárd testekben és folyadékok felszínén létezhet. A keresztirányú hullám olyan hullám, amelynek terjedése a közeg részecskéit a hullám terjedési irányára merőleges oszcillációra készteti.

Rizs. 3. Keresztirányú hullám

A hosszanti és keresztirányú hullámok terjedési sebessége eltérő, de ez a következő leckék témája.

A további irodalom listája:

Ismeri a hullám fogalmát? // Kvantum. - 1985. - 6. sz. — P. 32-33. Fizika: mechanika. 10. évfolyam: Tankönyv. a fizika elmélyült tanulmányozására / M.M. Balashov, A.I. Gomonova, A.B. Dolitsky és mások; Szerk. G.Ya. Myakisheva. - M.: Túzok, 2002. Alapfokú fizika tankönyv. Szerk. G.S. Landsberg. T. 3. - M., 1974.

Tekintsük a 69. ábrán látható kísérletet. Egy hosszú rugó van felfüggesztve a menetekre. Bal végét kezükkel megütik (69. kép, a). Az ütközés a rugó több tekercsét közelebb hozza egymáshoz, és rugalmas erő keletkezik, amelynek hatására ezek a tekercsek szétválni kezdenek. Ahogyan az inga mozgása során áthalad az egyensúlyi helyzeten, úgy az egyensúlyi helyzetet áthaladó tekercsek továbbra is szétválnak. Ennek eredményeként a rugó ugyanazon a helyén már kialakul egy bizonyos vákuum (69. ábra, b). Ritmikus működés esetén a rugó végén lévő tekercsek időszakosan közelebb kerülnek egymáshoz, majd eltávolodnak egymástól, egyensúlyi helyzetük körül oszcillálva. Ezek a rezgések fokozatosan átvitelre kerülnek tekercsről tekercsre a teljes rugó mentén. A tekercsek páralecsapódása és megritkulása a rugó mentén szétterjed, amint az a 69. ábrán látható, pl.

Rizs. 69. Hullám megjelenése a forrásban

Vagyis a rugó mentén a bal végétől a jobb felé terjed a zavar, vagyis a közeg állapotát jellemző fizikai mennyiségek megváltozása. Ebben az esetben ez a zavar a rugó rugalmas erőjének időbeli változását, a lengőtekercsek gyorsulását és mozgási sebességét, valamint az egyensúlyi helyzetből való elmozdulását jelenti.

• A térben terjedő, keletkezésük helyétől távolodó zavarokat hullámoknak nevezzük

Ebben a meghatározásban úgynevezett utazó hullámokról beszélünk. Bármilyen természetű utazó hullámok fő tulajdonsága, hogy a térben terjedve energiát adnak át.

Például egy rugó oszcilláló tekercseinek van energiája. A szomszédos tekercsekkel kölcsönhatásba lépve energiájuk egy részét átadják nekik, és a rugó mentén mechanikai zavar (deformáció) terjed, azaz haladó hullám keletkezik.

Ugyanakkor a rugó minden tekercse egyensúlyi helyzete körül oszcillál, és az egész rugó az eredeti helyén marad.

És így, haladó hullámban az energiaátadás anyagátadás nélkül történik.

Ebben a témában csak a rugalmas utazóhullámokkal foglalkozunk, amelyek speciális esete a hang.

• Az elasztikus hullámok rugalmas közegben terjedő mechanikai zavarok

Más szóval, a rugalmas hullámok kialakulása egy közegben a deformáció által okozott rugalmas erők fellépésének köszönhető. Például, ha kalapáccsal eltalál valamilyen fémtestet, abban rugalmas hullám jelenik meg.

A rugalmas hullámokon kívül más típusú hullámok is léteznek, például elektromágneses hullámok (lásd 44. §). Hullámfolyamatok a fizikai jelenségek szinte minden területén előfordulnak, ezért vizsgálatuk nagy jelentőséggel bír.

Amikor tavasszal hullámok jelentek meg, fordulatainak rezgései a benne lévő hullám terjedési iránya mentén jelentkeztek (lásd 69. ábra).

• Azokat a hullámokat, amelyekben terjedésük iránya mentén oszcillálnak, longitudinális hullámoknak nevezzük

A longitudinális hullámok mellett vannak keresztirányú hullámok is. Nézzük ezt a tapasztalatot. A 70a. ábrán egy hosszú gumizsinór látható, amelynek egyik vége rögzített. A másik végét függőleges síkban (a vízszintesen elhelyezkedő zsinórra merőlegesen) oszcilláló mozgásba állítják. A zsinórban fellépő rugalmas erők miatt a rezgések a zsinór mentén terjednek. Hullámok keletkeznek benne (70. ábra, b), és a zsinór részecskéinek rezgései a hullámok terjedési irányára merőlegesen lépnek fel.

Rizs. 70. Hullámok megjelenése egy zsinórban

• Azokat a hullámokat, amelyekben a rezgések a terjedésük irányára merőlegesen lépnek fel, keresztirányú hullámoknak nevezzük

A közeg részecskéinek mozgása, amelyben mind a keresztirányú, mind a longitudinális hullámok képződnek, egy hullámgép segítségével egyértelműen kimutatható (71. ábra). A 71. ábra a keresztirányú hullámot mutat, a 71. ábra b pedig egy hosszanti hullámot. Mindkét hullám vízszintes irányban terjed.

Rizs. 71. Keresztirányú (a) és longitudinális (b) hullámok

Csak egy sor golyó van a hullámgépen. De mozgásuk megfigyelésével megérthető, hogyan terjednek a hullámok mindhárom irányban kiterjedt folyamatos közegben (például egy bizonyos térfogatú szilárd, folyékony vagy gáznemű anyagban).

Ehhez képzeljük el, hogy minden golyó egy függőleges anyagréteg része, amely merőleges a rajz síkjára. A 71. ábrán a jól látható, hogy amikor egy keresztirányú hullám terjed, ezek a rétegek, mint a golyók, elmozdulnak egymáshoz képest, és függőleges irányban oszcillálnak. Ezért a keresztirányú mechanikai hullámok nyírási hullámok.

A longitudinális hullámok pedig, amint az a 71. b ábrán látható, kompressziós és ritkító hullámok. Ebben az esetben a közeg rétegeinek deformációja a sűrűségük változásából áll, így a longitudinális hullámok váltakozó tömörödést és ritkulást jelentenek.

Ismeretes, hogy a rétegek nyírása során rugalmas erők csak szilárd anyagokban lépnek fel. Folyadékokban és gázokban a szomszédos rétegek szabadon csúsznak egymáson anélkül, hogy ellentétes rugalmas erők jelennének meg. Mivel nincsenek rugalmas erők, ezért folyadékokban és gázokban rugalmas hullámok képződése lehetetlen. Ezért a keresztirányú hullámok csak szilárd testekben terjedhetnek.

A tömörítés és a ritkítás során (vagyis amikor a testrészek térfogata megváltozik) rugalmas erők lépnek fel mind a szilárd anyagokban, mind a folyadékokban és gázokban. Ezért a longitudinális hullámok bármilyen közegben - szilárd, folyékony és gáznemű - terjedhetnek.

Kérdések

1. Mik azok a hullámok?
2. Mi a fő tulajdonsága bármilyen természetű utazó hullámnak? Megtörténik az anyagátvitel egy utazó hullámban?
3. Mik azok a rugalmas hullámok?
4. Mondjon példát olyan hullámokra, amelyek nem rugalmasak!
5. Milyen hullámokat nevezünk longitudinálisnak; átlós? Adj rá példákat.
6. Mely hullámok - keresztirányú vagy hosszanti - nyíróhullámok; a tömörítés és a ritkítás hullámai?
7. Miért nem terjednek a keresztirányú hullámok folyékony és gáznemű közegben?

A prezentáció előnézetének használatához hozzon létre egy Google-fiókot, és jelentkezzen be: https://accounts.google.com

Diafeliratok:

Óra témája: Rezgések terjedése rugalmas közegben. Hullámok

A sűrű közeg olyan közeg, amely nagyszámú részecskéből áll, amelyek kölcsönhatása nagyon közel áll a rugalmassághoz

A rugalmas közegben a rezgések időbeli terjedésének folyamatát mechanikai hullámnak nevezzük.

A hullám előfordulásának feltételei: 1. Rugalmas közeg jelenléte 2. Lengésforrás jelenléte - a közeg deformációja

A mechanikai hullámok csak valamilyen közegben (anyagban) terjedhetnek: gázban, folyadékban, szilárd anyagban. Vákuumban mechanikai hullám nem keletkezhet.

A hullámok forrása az oszcilláló testek, amelyek környezeti deformációt okoznak a környező térben.

HULLÁMOK hosszanti keresztirányú

Longitudinális - hullámok, amelyekben a rezgések a terjedési irány mentén lépnek fel. Bármilyen környezetben előfordulnak (folyadékok, gázok, szilárd anyagok).

Keresztirányú - amelyben a rezgések a hullámmozgás irányára merőlegesen lépnek fel. Csak szilárd testekben fordul elő.

A folyadék felszínén a hullámok nem hosszirányúak és nem keresztirányúak. Ha a víz felszínére dobsz egy kis labdát, láthatod, hogy körkörös pályán mozog, ringatózva a hullámokon.

Hullámenergia A haladó hullám olyan hullám, ahol az energiaátadás anyagátadás nélkül megy végbe.

Szökőárhullámok. Az anyagot nem a hullám viszi, de a hullám olyan energiát hordoz, hogy nagy katasztrófákat hoz.

A témában: módszertani fejlesztések, előadások és jegyzetek

Fizikaóra módszertani fejlesztése Teljes név: Raspopova Tatyana Nikolaevna Beosztás: fizikatanár Oktatási intézmény neve: MKOU Dzhoginskaya Középiskola Osztály: 8 A program része: „Oszcillációk...

Prezentáció a 8. osztályos fizika leckéhez a „Hanghullámok különböző médiában” témában. Különféle tevékenységeket tartalmaz a leckében. Ez ismétlés, önálló munka, beszámolók, kísérletek...

lecke "A fény terjedése homogén közegben"

A tanulók ismerkedjenek meg a fény egyenes vonalú terjedésének törvényével; a „pontos fényforrás” és az „árnyék” fogalmával...

A szabad harmonikus rezgések egyenlete egy áramkörben. A rezgések matematikai leírása

Ez a munka a 11. osztályos téma tanulmányozásakor használható: „Elektromágneses oszcillációk”. Az anyag célja egy új téma ismertetése és megismétlése....

Egy közeget rugalmasnak nevezünk, ha a részecskéi között olyan kölcsönhatási erők lépnek fel, amelyek megakadályozzák ennek a közegnek a deformációját. Amikor bármely test oszcillál egy rugalmas közegben, az a közeg testtel szomszédos részecskéire hat, és kényszerrezgések végrehajtására készteti őket. Az oszcilláló test közelében lévő közeg deformálódik, és rugalmas erők lépnek fel benne. Ezek az erők a közeg testtől egyre távolabb eső részecskéire hatnak, és kivonják őket egyensúlyi helyzetükből. Fokozatosan a közeg minden részecskéje részt vesz az oszcilláló mozgásban.

A közegben terjedő rugalmas hullámokat okozó testek azok hullámforrások(oszcilláló hangvillák, hangszerhúrok).

Rugalmas hullámok mechanikai zavaroknak (deformációknak) nevezzük, amelyeket a rugalmas közegben terjedő források okoznak. Az elasztikus hullámok nem terjedhetnek vákuumban.

A hullámfolyamat leírásánál a közeget szilárdnak és folytonosnak tekintjük, részecskéi pedig végtelenül kicsi (a hullámhosszhoz képest elég kicsi) térfogatú elemek, amelyek nagyszámú molekulát tartalmaznak. Amikor egy hullám folytonos közegben terjed, a rezgésekben részt vevő közeg részecskéi minden időpillanatban bizonyos rezgésfázisokkal rendelkeznek.

Kialakul az azonos fázisokban oszcilláló közegben lévő pontok geometriai lokusza hullámfelület.

A közeg oszcilláló részecskéit a még oszcillálni nem kezdő részecskéket elválasztó hullámfelületet hullámfrontnak nevezzük. A hullámfront alakjától függően síkhullámokat, gömbhullámokat stb.

A hullámterjedés irányában a hullámfrontra merőlegesen húzott vonalat sugárnak nevezzük. A sugár a hullámterjedés irányát jelzi.;;

BAN BEN síkhullám hullámfelületek a hullámterjedés irányára merőleges síkok (15.1. ábra). A víz felszínén síkfürdőben síkhullámokat lehet előállítani egy lapos rúd oszcillálásával.

A gömbhullámban a hullámfelületek koncentrikus gömbök. Egy homogén rugalmas közegben pulzáló golyóval gömbhullám hozható létre. Az ilyen hullám minden irányban azonos sebességgel terjed. A sugarak a gömbök sugarai (15.2. ábra).

Bemutatunk egy videóleckét a „Rezgések terjedése rugalmas közegben” témában. Hosszanti és keresztirányú hullámok." Ebben a leckében a rezgések rugalmas közegben való terjedésével kapcsolatos kérdéseket tanulmányozzuk. Megtudhatja, mi a hullám, hogyan jelenik meg és hogyan jellemzi. Vizsgáljuk meg a longitudinális és a keresztirányú hullámok tulajdonságait és különbségeit.

Továbblépünk a hullámokkal kapcsolatos kérdések tanulmányozására. Beszéljünk arról, hogy mi a hullám, hogyan jelenik meg és hogyan jellemzik. Kiderült, hogy amellett, hogy a tér egy szűk tartományában egyszerűen rezgések zajlanak, az is lehetséges, hogy ezek az oszcillációk egy közegben is terjedjenek a hullámmozgásnak.

Térjünk tovább ennek az elosztásnak a megvitatására. Ahhoz, hogy megvitassuk az oszcillációk közegben való létezésének lehetőségét, el kell döntenünk, mi az a sűrű közeg. A sűrű közeg olyan közeg, amely nagyszámú részecskéből áll, amelyek kölcsönhatása nagyon közel áll a rugalmassághoz. Képzeljük el a következő gondolatkísérletet.

Rizs. 1. Gondolatkísérlet

Tegyünk egy labdát egy rugalmas közegbe. A labda zsugorodik, mérete csökken, majd szívverésszerűen kitágul. Mit kell ebben az esetben megfigyelni? Ebben az esetben a golyóval szomszédos részecskék megismétlik a mozgását, pl. távolodnak, közelednek - ezáltal oszcillálni fognak. Mivel ezek a részecskék kölcsönhatásba lépnek a labdától távolabb eső részecskékkel, oszcillálni is fognak, de némi késéssel. A golyóhoz közel eső részecskék vibrálnak. Más, távolabbi részecskékre kerülnek át. Így a vibráció minden irányba terjed. Kérjük, vegye figyelembe, hogy ebben az esetben a rezgési állapot továbbterjed. Az oszcilláció állapotának ezt a terjedését hullámnak nevezzük. Azt lehet mondani a rugalmas közegben a rezgések időbeli terjedésének folyamatát mechanikai hullámnak nevezzük.

Kérjük, vegye figyelembe: amikor az ilyen oszcillációk előfordulási folyamatáról beszélünk, azt kell mondanunk, hogy ezek csak akkor lehetségesek, ha a részecskék között kölcsönhatás van. Más szóval, hullám csak akkor létezhet, ha van külső zavaró erő, és olyan erők, amelyek ellenállnak a zavaró erő hatásának. Ebben az esetben ezek rugalmas erők. A terjedési folyamat ebben az esetben az adott közeg részecskéi közötti kölcsönhatás sűrűségéhez és erősségéhez kapcsolódik.

Még egy dolgot jegyezzünk meg. A hullám nem szállít anyagot. Végül is a részecskék az egyensúlyi helyzet közelében oszcillálnak. Ugyanakkor a hullám energiát ad át. Ezt a tényt a szökőárhullámok szemléltethetik. Az anyagot nem a hullám viszi, de a hullám olyan energiát hordoz, hogy nagy katasztrófákat hoz.

Beszéljünk a hullámtípusokról. Két típusa van - hosszanti és keresztirányú hullámok. Mi történt hosszanti hullámok? Ezek a hullámok minden médiában létezhetnek. A sűrű közegben pulzáló golyóval kapcsolatos példa pedig csak egy példa a hosszanti hullám kialakulására. Az ilyen hullám térben terjedő időben. A tömörödés és a ritkulás ezen váltakozása egy longitudinális hullám. Még egyszer megismétlem, hogy egy ilyen hullám minden közegben létezhet - folyékony, szilárd, gáznemű. A longitudinális hullám olyan hullám, amelynek terjedése következtében a közeg részecskéi a hullám terjedési iránya mentén oszcillálnak.

Rizs. 2. Hosszanti hullám

Ami tehát a keresztirányú hullámot illeti keresztirányú hullám csak szilárd testekben és folyadékok felszínén létezhet. A keresztirányú hullám olyan hullám, amelynek terjedése a közeg részecskéit a hullám terjedési irányára merőleges oszcillációra készteti.

Rizs. 3. Keresztirányú hullám

A hosszanti és keresztirányú hullámok terjedési sebessége eltérő, de ez a következő leckék témája.

A további irodalom listája:

Ismeri a hullám fogalmát? // Kvantum. - 1985. - 6. sz. — P. 32-33. Fizika: mechanika. 10. évfolyam: Tankönyv. a fizika elmélyült tanulmányozására / M.M. Balashov, A.I. Gomonova, A.B. Dolitsky és mások; Szerk. G.Ya. Myakisheva. - M.: Túzok, 2002. Alapfokú fizika tankönyv. Szerk. G.S. Landsberg. T. 3. - M., 1974.