To ciekawe

Czy gdy siedzisz nad brzegiem jeziora, możesz rozkołysać łódkę uwiązaną do pomostu na przeciwległym brzegu jeziora? Co się będzie działo z taką łódką, gdy w pobliżu przepłynie z dużą prędkością motorówka?

RGC7lLZZLd7pC

Zdjęcie przedstawia falę morską z bliska. Czoło fali wygięte w lewo z widocznym w górnej części spienionym zawinięciem, woda podświetlona światłem słonecznym w kolorze szmaragdowym, u dołu fali ciemnoniebieska. W tle spokojna powierzchnia morza oraz skalisty brzeg.

Twoje cele

Nauczysz się:

• opisywać mechanizm przekazywania drgań między punktami ośrodka,

• podawać definicję ruchu falowego,

• posługiwać się podstawowymi wielkościami opisującymi ruch falowy.

Warto przeczytać

Zjawisko powstawania fal omówimy, rozpoczynając od przeprowadzenia prostego doświadczenia.

Związek między ruchem drgającym a falą

1. Fala to zaburzenie rozchodzące się w ośrodku sprężystym.

2. Źródłem fali jest ciało drgające, które przekazuje drgania cząsteczkom ośrodka.

3. Gdy w ośrodku rozchodzi się fala, cząsteczki tego ośrodka wykonują ruch drgający – każda wokół swego położenia równowagi. Ruch ten odbywa się na małej przestrzeni.

4. Fala (czyli zaburzenie) rozchodzi się w ośrodku ruchem jednostajnym wzdłuż całego ośrodka, na dużej przestrzeni. Ruch fali jest możliwy wtedy, gdy cząsteczki ośrodka mogą przekazywać drgania od jednej fali do następnych.

Wielkości charakteryzujące ruch falowy

• prędkość fali $\left(v\right)$ – prędkość, z jaką w ośrodku rozchodzi się zaburzenie wywołane drganiami źródła fali. Jej wielkość zależy od właściwości ośrodka; jego sprężystości i gęstości; jednostka – metr na sekundę $\left[\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}\right]$,

• amplituda fali $\left(A\right)$ – amplituda drgań cząsteczek ośrodka, w którym rozchodzi się fala; jednostka – metr $\left[\mathrm{m}\right]$,

• okres fali $\left(T\right)$ – okres drgań źródła fali, a jednocześnie okres drgań cząsteczek ośrodka, w którym rozchodzi się fala; jednostka – sekunda $\left[\mathrm{s}\right]$,

• częstotliwość fali $\left(f\right)$ – częstotliwość drgań źródła fali, a jednocześnie częstotliwość drgań cząsteczek ośrodka, w którym rozchodzi się fala; jednostka – herc $\left[\mathrm{Hz}\right]$.

Częstotliwość fali jest odwrotnością okresu – tak jak w opisie drgań, czyli:

Gdy sfotografujemy falę na sznurze (migawkowe zdjęcie fali), wyglądać będzie ona następująco:

RJYS77D0RlD4U

Wykres przedstawiający falę zatrzymaną. Zaznaczony jest grzbiet, dolina, amplituda oraz długość fali.

Na rysunku przedstawiono charakterystyczne elementy fali, czyli grzbiety fali – to najwyżej położone punkty. Najniżej położone nazywamy dolinami.

Długość fali $\mathrm{(\lambda )}$ (lambda) – odległość między dwoma sąsiednimi grzbietami (lub dwiema sąsiednimi dolinami) fali; jednostka – metr.

Długość fali to jednocześnie droga, jaką przebywa fala w czasie, gdy źródło fali wykona jedno pełne drganie, czyli w ciągu jednego okresu. Ponieważ fala przemieszcza się ruchem jednostajnym, to przebytą przez nią drogę możemy policzyć, korzystając z zależności:

czyli

W ten sposób zapisaliśmy jeden z najważniejszych związków łączących wielkości charakteryzujące ruch falowy.

Słowniczek