Przećwicz

RLxipV7NwLKab

Ćwiczenie 1

Zaznacz prawidłowe zakończenie zdania: Definicja fali podłużnej mówi, że jest to taka fala, Możliwe odpowiedzi: 1. która rozchodzi się podłużnym ośrodku, np. na strunie, w długiej rurze lub sprężynie, 2. która rozchodzi w tym samym kierunku, w którym następuje w niej przemieszczenie elementów ośrodka, 3. która ma większą długość niż fala poprzeczna o identycznej częstotliwości

RMLza67RdouTf

Ćwiczenie 2

Spośród wymienionych fal wskaż, które są falami podłużnymi, a którym tej nazwy nie możemy przypisać: Możliwe odpowiedzi: 1. Fala na powierzchni wody wywołana wrzuceniem w nią kamienia, 2. Fala na strunie szarpniętej przez gitarzystę, 3. Fala dźwiękowa w powietrzu wytwarzana przez głośnik, 4. Fala dźwiękowa w wodzie wytwarzana przez delfiny porozumiewające się ultradźwiękami

Ćwiczenie 3

RB7CQTxunB18E

Rysunek przedstawia schematycznie falę podłużną na sprężynie o długości 100 cm. Każda zielona kreska odpowiada jednemu zwojowi sprężyny. Czerwonymi strzałkami zaznaczono wychylenia z położenia równowagi kolejnych zwojów Poniżej część sprężyny widzisz w powiększeniu. Określ: a) z dokładnością do 1 cm jaka jest długość fali: Tu uzupełnij cm b) z dokładnością do 1 mm jaka jest amplituda fali: Tu uzupełnij mm

R9TguICECtqn8

Na rysunku znajdują się pionowe odcinki, ułożone jeden za drugim i symbolizujące zwoje sprężyny. Pod spodem znajduje się pozioma oś, na której odłożono odległość od zera do stu centymetrów. W układzie odcinków występują zgęszczenia i rozrzedzenia. Poziome strzałki pokazują wychylenie każdego zwoju z położenia równowagi. Pierwszy zwój jest w położeniu równowagi. Największe zgęszczenia występują dokładnie dla 20, 60 oraz 100 cm. Natomiast rozrzedzenia dla 0, 40 oraz 80 cm. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

RyX0XI5Tg8kqM

Drugi zwój jest minimalnie wychylony w prawo. Następne zwoje wychylone są w prawo coraz mocniej, aż do dziesiątego zwoju, który jest wychylony o 20 milimetrów. Kolejne zwoje jedenasty, dwunasty i tak dalej mają wychylenia w prawo coraz mniejsze. Dwudziesty zwój jest w położeniu równowagi. Dwudziesty pierwszy jest minimalnie wychylony w lewo. Następne zwoje wychylone są w lewo coraz mocniej, aż do trzydziestego zwoju, który jest wychylony o 20 milimetrów. Kolejne zwoje trzydziesty pierwszy, trzydziesty drugi i tak dalej mają wychylenia w lewo coraz mniejsze. Czterdziesty zwój jest w położeniu równowagi i dalej sytuacja powtarza się. Kolejne zwoje wychylone są w prawo najpierw mało, potem coraz mocniej i znów coraz mniej, aż sześćdziesiątego zwoju, który jest w położeniu równowagi. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Ćwiczenie 4

R1HOjlfr0YEG0

Na rysunku znajdują się pionowe odcinki, ułożone jeden za drugim i symbolizujące zwoje sprężyny. W układzie odcinków występują zgęszczenia i rozrzedzenia. Poziome strzałki pokazują wychylenie każdego zwoju z położenia równowagi. Zaznaczone są 4 punkty: Pierwszy punkt znajduje się na zwoju z lewej strony sprężyny, który nie jest wychylony z położenia równowagi. Drugi punkt znajduje się na prawo od punktu pierwszego, na zwoju, który jest maksymalnie wychylony w lewo z położenia równowagi. Trzeci punkt znajduje się na zwoju położonym jeszcze dalej na prawo. Zwój ten nie jest wychylony z położenia równowagi. Czwarty punkt znajduje się na prawo od punktu trzeciego, na zwoju, który jest maksymalnie wychylony w prawo z położenia równowagi.

Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

Podpowiedź: Siła jest tym większa im większa różnica odległości od danego zwoju sprężyny do zwojów po lewej i po prawej stronie, skierowana w tę stronę, aby dążyć do zniknięcia tej różnicy.

Ćwiczenie 4

Skoro już wiesz jak działa fala poprzeczna na sprężynie postaraj się udzielić odpowiedzi na następujące pytanie. Gdzie siła wypadkowa działająca na fragmenty sprężyny jest maksymalna, a gdzie bliska zeru?

uzupełnij treść

Siła jest tym większa im większa różnica odległości od danego zwoju sprężyny do zwojów po lewej i po prawej stronie, skierowana w tę stronę, aby dążyć do zniknięcia tej różnicy.

Ćwiczenie 5

Na rysunku poniżej widzisz leżące na śliskim stole dwie takie same sprężyny o odległości między zwojami 1 cm i długości 50 cm. Górna sprężyna jest w stanie spoczynkowym, na dolnej wytworzono impuls falowy. Możesz zauważyć, że po obu stronach zgęszczenia znajdują się rozrzedzenia.

Odpowiedz na pytania:

W jaki sposób w praktyce można by wytworzyć na sprężynie taki impuls falowy jak na rysunku?
Czy można by na takiej sprężynie wytworzyć taki impuls falowy, który by składał się tylko z rozchodzącego się zgęszczenia? Jeśli tak, to jak, a jeśli nie, to dlaczego?

RuPCBgmOti3Iy

Na rysunku są dwie ułożone poziomo sprężyny. Między sprężynami znajduje się pozioma oś, na której odłożono odległość od zera do trzydziestu centymetrów. Obie sprężyny mają początek w punkcie zero, a koniec w punkcie 30 centymetrów. Zwoje górnej sprężyny są w równych odległościach. W dolnej sprężynie pośrodku występuje zgęszczenie zwojów, a po obu stronach zgęszczenia, rozrzedzenie zwojów. — Źródło: Politechnika Warszawska Wydział Fizyki, licencja: CC BY 4.0. Licencja: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.pl.

uzupełnij treść

Jeśli szybko pociągniemy w lewo za lewy koniec sprężyny, następnie popchniemy go w prawo, a na koniec wrócimy z nim do początkowego położenia, w sprężynie wytworzy się biegnący w prawo taki impuls jak na rysunku. Analogicznie można by wytworzyć impuls falowy biegnący w lewo ciągnąc a potem popychając prawy koniec sprężyny. Podobny impuls można by wytworzyć także ściskając kilka zwojów sprężyny w tym miejscu, gdzie na rysunku widać zgęszczenie i zaraz potem puszczając; w takim wypadku rozeszłyby się później w sprężynie dwa impulsy: jeden w lewo, drugi w prawo.
Można by wytworzyć impuls składający się tylko z rozchodzącego się zgęszczenia. W tym celu trzeba by jeden koniec sprężyny szybko popchnąć, ale potem nie wracać z nim do poprzedniego położenia.

Rn37nJgFiltcF

Ćwiczenie 6

Wybuch dynamitu powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia, który rozchodzi się w postaci tak zwanej fali uderzeniowej. Uzupełnij wielokropki w poniższym zdaniu z pomocą znajdujących się niżej wyrażeń.

R1VprIJ10dYXg

Ćwiczenie 6

Zaznacz prawidłowe słowa:

Ćwiczenie 7

RDiWIH5qHeYdV

Gwałtowne uderzenie maszyny budowlanej na kolei w stalową szynę toru pociągu spowodowało powstanie w niej dwóch rodzajów impulsu falowego: podłużnego i poprzecznego. Osoba stojąca obok torów i obserwująca z dużej odległości przez lornetkę pracę maszyny usłyszała związane z tym dwa charakterystyczne syczące dźwięki w pewnym odstępie czasu wywołanym faktem, że impuls falowy poprzeczny i podłużny rozchodzą się w metalu z różnymi prędkościami. Jeszcze później obserwator usłyszał rozchodzący się w powietrzu huk. Następstwo tych zdarzeń nastąpiło w następujących chwilach czasu: t₁= 0 s – obserwacja wzrokowa t₂= 0,6 s – podłużny impuls falowy w szynie t₃= 1 s – poprzeczny impuls falowy w szynie t₄= 9 s – huk rozchodzący się w powietrzu Przyjmując, że prędkość dźwięku w powietrzu wynosi 340 m/s, oblicz i podaj z dokładnością do 10 m/s jaka była prędkość rozchodzenia się fali podłużnej w stalowej szynie Odpowiedź: Tu uzupełnij m/s

Znajdź najpierw odległość obserwatora od maszyny.

Ćwiczenie 8

Drwal uderza w równych odstępach czasu siekierą w drzewo. Nieco przestraszona i zarazem zdziwiona wiewiórka obserwuje go z odległości 340 m. Zdziwienie wywołane jest faktem, że przy każdym uderzeniu siekierą, wiewiórka najpierw je słyszy, a dopiero chwilę później widzi. Czyżby był to zaczarowany las, w którym dźwięk rozchodzi się szybciej niż światło? Nie zastanawiając się nad wyjaśnieniem zagadki, wiewiórka czmychnęła do dziupli, zanim drwal skończył swoją pracę.

Udziel odpowiedzi na pytanie: co możemy powiedzieć o częstotliwości z jaką drwal mógł uderzać siekierą?

uzupełnij treść

Wiewiórka z pewnością niesłusznie sądziła, że każde uderzenie najpierw słyszy, a później widzi. W istocie słyszała poprzednie uderzenie siekierą, a zaraz potem widziała następne. Ponieważ odległość 340 m dźwięk w powietrzu przebywa mniej więcej w ciągu sekundy, to jeśli drwal uderzałby siekierą troszkę rzadziej niż co sekundę, to zaraz po dotarciu dźwięku uderzenia do wiewiórki, widziałaby ona już następne uderzenie. Ale nie jest to jedyne możliwe wytłumaczenie, ponieważ podobna sytuacja miałaby miejsce, gdyby drwal uderzał trochę rzadziej niż co pół sekundy: wówczas wiewiórka zaraz po trzasku widziałaby nie następne uderzenie, ale dwa uderzenia w przód. Jeśli rąbałeś kiedyś drzewo, zdajesz sobie sprawę, że jest mało prawdopodobne, aby drwal uderzał częściej niż dwa razy na sekundę, ale gdyby w przypływie niesłychanego zapału robił to troszkę rzadziej niż trzy razy na sekundę, efekt byłby podobny. Zjawiska magiczne nie mieszczą się w ramach zainteresowań fizyki, więc wyjaśnienie zagadki magią należałoby odrzucić... chociaż w sumie skoro już zajęliśmy się analizą psychiki wiewiórki, to możemy i to rozwiązanie potraktować jako jedno z możliwych; wówczas częstość uderzeń siekierą mogłaby być dowolna.

Przemyśl

Przećwicz