Przemyśl

Obserwacja ruchu falowego. Doświadczenie

Co będzie potrzebne

  • gumowy sznur lub inna sprężysta linka o długości kilku metrów 3-5 m. Może to być przewód elektryczny w gumowej izolacji (oczywiście niepodłączony do źródła napięcia!);

  • sprężyna typu slinky,

  • uchwyt w ścianie, do którego można przywiązać jeden koniec sznura (w ostateczności może to być klamka zamkniętych drzwi).

  1. Przywiąż jeden koniec sznura do stabilnego uchwytu w ścianie, drugi trzymaj w ręce i stań w takiej odległości od ściany, aby sznur był poziomy i lekko naciągnięty.

  2. Drugą ręką uderz energicznie w sznur tak, aby wyraźnie się odkształcił.

  3. Obserwuj, co dzieje się z wywołanym odkształceniem.

  4. Zwiększ naprężenie sznura (możesz odsunąć się od ściany lub skrócić napiętą część sznura) i znów drugą ręką uderz energicznie w sznur, tak aby wyraźnie się odkształcił.

  5. Obserwuj, co się zmieniło.

  6. Powtórz powyższe czynności ze sprężyną slinky.

  7. Ściśnij kilka zwojów naciągniętej sprężynki i puść. Ruch powinien być szybki i energiczny.

  8. Obserwuj zachowanie się sprężynki po wywołaniu w niej takiego zaburzenia.

  9. Powtórz czynność 7 przy różnym stopniu rozciągnięcia sprężynki – uważaj, aby nie rozciągnąć jej w sposób nieodwracalny!

Widzimy, że zaburzenie wywołane ruchem ręki w jednym miejscu sznura lub sprężyny przemieszcza się wzdłuż tego sznura (sprężyny) ze stałą prędkością. Prędkość ta może wzrosnąć, gdy zwiększymy naciąg sznura (sprężyny). Takie zaburzenie przemieszczające się w ośrodku sprężystym (sznur, sprężyna) nazywamy impulsem falowym.

Dzieje się tak dlatego, że poszczególne fragmenty sznura oddziałują ze sobą i przekazują sobie swoje drgania, podobnie jak to było w przypadku wahadeł z doświadczenia 1.

Gdy zaburzenie będziemy wprowadzać w sposób cykliczny (jeden koniec sznura lub sprężyny będzie regularnie drgał), to w ośrodku rozchodzić się będzie ciąg takich impulsów falowych, który nazywamy falą.

RFPSBItjmFY4r1
Ćwiczenie 1
Łączenie par. Które z poniższych twierdzeń jest prawdziwe, a które fałszywe? Przy każdym zdaniu w tabeli zaznacz „Prawda” albo „Fałsz”. . Fale nie rozchodzą się w gazach. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Cząsteczki ośrodka, w którym biegnie fala, drgają, ale nie przesuwają się razem z falą. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Długość fali można mierzyć w centymetrach. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Cząsteczki ośrodka, w którym biegnie fala, płyną razem z nią. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Mechanizm rozchodzenia się fali polega na przekazywaniu drgań z jednego elementu ośrodka do drugiego. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Drgania cząsteczek powietrza mogą wytworzyć zarówno fale podłużne, jak i poprzeczne. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Fale o większej amplitudzie rozchodzą się szybciej. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Źródło: Helena Nazarenko-Fogt <Helena.NazarenkoFogt@up.wroc.pl>, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 2
R14nmzya131bd
Jeden z dźwięków ma częstotliwość dwieście sześćdziesiąt jeden przecinek sześć Hz, a inny pięćset dwadzieścia trzy przecinek dwa Hz. Któremu z tych dźwięków odpowiada większa długość fali i ile razy jest większa?
Uzupełnij poniższe luki. Kliknij w nie, aby rozwinąć listę, a następnie wybierz poprawną odpowiedź. Odpowiedź: Dźwięk o częstotliwości dwieście sześćdziesiąt jeden przecinek sześć Hz ma 1. mniejszą, 2. trzykrotnie, 3. większą, 4. pięciokrotnie, 5. dwukrotnie, 6. czterokrotnie 1. mniejszą, 2. trzykrotnie, 3. większą, 4. pięciokrotnie, 5. dwukrotnie, 6. czterokrotnie długość fali niż dźwięk o częstotliwości pięćset dwadzieścia trzy przecinek dwa Hz.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 3

Z czterech zaprezentowanych poniższej fal, określ, które mają takie same amplitudy oraz, które mają taką samą długość.

RqkW2LpITR5RE
Cztery układy współrzędnych z wykresami fal do ćwiczenia. Wszystkie układy współrzędnych są takie same. Każdy wykres zaczyna się w punkcie (0;0), a pierwszy grzbiet znajduje się nad osią poziomą, czyli w pierwszej ćwiarte układu współrzędnych. Każda fala ma po pięć grzbietów, trzy nad osią i dwa pod osią poziomą. Wykres A zajmuje całą długość osi poziomej, a grzbiety sięgają połowy osi pionowej. Wykres B zajmuje pół długości osi poziomej, a grzbiety sięgają połowy osi pionowej. Wykres C zajmuje całą długość osi poziomej, a grzbiety sięgają grotu osi pionowej. Wykres D zajmuje całą długość osi poziomej, a grzbiety sięgają jednej trzeciej osi pionowej.
Różne fale
Źródło: ContentPlus, licencja: CC BY 3.0.
R1djWVVVEhm0c
Zaznacz poprawną odpowiedź. Możliwe odpowiedzi: 1. Jednakowe amplitudy – A i B, taka sama długość fali – A i C, 2. Jednakowe amplitudy – A i C, taka sama długość fali – A i B, 3. Jednakowe amplitudy – A i A, taka sama długość fali – A i B, 4. Jednakowe amplitudy – A i B, taka sama długość fali – brak, 5. Jednakowe amplitudy – brak, taka sama długość fali – A i C, 6. Jednakowe amplitudy – A i D, taka sama długość fali – A i C, 7. Jednakowe amplitudy – A i B, taka sama długość fali – D i C
Źródło: Helena Nazarenko-Fogt <Helena.NazarenkoFogt@up.wroc.pl>, licencja: CC BY 3.0.
Przeczytaj
Przećwicz