Как связаны скорость волны и длина волны в физике

©Reshak.ru — сборник решебников для учеников старших и средних классов. Здесь можно найти решебники, ГДЗ, переводы текстов по школьной программе. Практически весь материал, собранный на сайте — авторский с подробными пояснениями профильными специалистами. Вы сможете скачать гдз, решебники, улучшить школьные оценки, повысить знания, получить намного больше свободного времени.

Главная задача сайта: помогать школьникам и родителям в решении домашнего задания. Кроме того, весь материал совершенствуется, добавляются новые сборники решений.

1. Бегущая волна. Упругие волны

Возьмем длинную разноцветную пружину (слинки), растянем её и легонько ударим рукой по одному из её концов (рис. \(1\)).

Рис. \(1\). Удар по пружине

Витки пружины с этого конца сблизятся. Под действием силы упругости витки с одной стороны начинают расходиться, а с другой сближаться. На протяжении всей длины пружины можно наблюдать, как перемещается область уплотнения (сгущения) по пружине (рис. \(2\)).

Рис. \(2\). Перемещение области уплотнения по пружине

Постукивая с одного конца ритмично, можем добиться того, что витки будут передавать колебательные движения, оставаясь около своего положения равновесия.

Колебания будут передаваться последовательно по виткам пружины. На рисунке \(3\) показаны сгущения и разрежения в пружине вследствие распространения колебания вдоль всей пружины.

Ритмично запуская колебания по пружине, воздействуя рукой, мы добьёмся распределения сгущения и разрежения вдоль пружнины (рис. \(3\)).

Рис. \(3\). После ритмических ударов по пружине

Наблюдая за витками пружины, можно сделать вывод, что от одного ее конца к другому будет распространяться возмущение, иными словами — изменение некоторых физических величин, характеристик состояния среды.

В случае пружины таким возмущением будет изменение модуля и направления силы упругости, а также ускорения и скорости движения витков, смещение витков от их изначального положения.

Волны — это возмущения, распространяющиеся в пространстве.

Эту волну называют бегущей. При распространении волны в пространстве происходит перенос энергии, а само вещество, в котором, распространяется волна, не переносится.

Витки пружины получают энергию при ударе. Так как витки связаны между собой, то одни витки, начинают передавать ее соседним виткам. Передача энергии происходит от витка к витку, при этом мы видим как распространяется механическое возмущение вдоль пружины (рис. \(4\)), т.е. создается бегущая волна.

Рис. \(4\). Передача энергии по пружине

Легко заметить, что вся пружина остаётся на прежнем месте, но при этом происходит колебание каждого витка пружины.

Механические возмущения, распространяющиеся в упругой среде, называют упругой волной.
Примером упругих волн являются звуковые волны (рис. \(5\)).

Asset 31.png

Рис. \(5\). Звуковые волны

Упругие волны образуются в среде в результате возникновения упругих сил. Причиной возникновения этих сил является деформация.

Рассмотрим пример с камертоном. При ударении молоточком по одной из ветвей камертона возникнет упругая волна (рис. \(6\)).

Рис. \(6\). Распространение звука камертона

При отсутствии молекул среды распространение упругих волн невозможно. В этом случае могут распространятся только электромагнитные волны (рис. \(7\)).

Рис. \(7\). Распространение электромагнитной волны

Механика волновых процессов исследуется в оптической физике, в электродинамике, в акустике и в других смежных науках и прикладных отраслях. Чем больше возможностей наблюдать, изучать и описывать волновые процессы, тем точнее прогнозируются явления природы и пути их использования.

Параграф 44 Ответы на вопросы ГДЗ Мякишев 11 класс (Физика)

Изображение 1. Что называют длиной волны?2. Как связаны скорость волны и длина волны?3. Определите по рисунку 6.8, какова разность фаз колебаний двухсоседних шаров;.

*Цитирирование задания со ссылкой на учебник производится исключительно в учебных целях для лучшего понимания разбора решения задания.

*размещая тексты в комментариях ниже, вы автоматически соглашаетесь с пользовательским соглашением

3. Длина волны. Связь длины волны со скоростью её распространения и периодом (частотой)

Скорость волны зависит от строения вещества и взаимодействия между её молекулами (атомами). Поэтому в различных средах скорость одной и той же волны будет отличаться.

Помимо скорости, важной характеристикой волны является длина волны.

Длина волны — расстояние, на которое распространяется волна за время, равное периоду колебаний в ней.

Рассмотрим процесс передачи колебаний от точки к точке при распространении поперечной волны.

Используется модель, в которой частицы среды заменяют шариками. Для удобства их можно пронумеровать (рис. \(1\)).

Частицы среды связаны между собой межмолекулярными силами взаимодействия, поэтому волна передаётся от одной частицы к другой.

Рис. \(1\). Модель упругой среды для демонстрации колебаний

Отклоним первый шарик от положения равновесия. Силы притяжения передадут движение второму, третьему шарику. Каждый элемент вещества (молекула, атом) повторит движение первой частицы с запаздыванием, которые называют сдвигом фазы. Это запаздывание зависит от расстояния, на котором находится рассматриваемый шарик по отношению к первому шарику.

Предположим, что первый шарик достиг максимального смещения от положения равновесия (рис. \(2\)). В этот момент четвёртый шарик только начнет движение, следовательно, он отстаёт от первого на \(1/4\) колебания.

Рис. \(2\). Изображение максимального смещения от положения равновесия первого шарика

В момент времени, когда смещение четвертого шарика будет наибольшим (рис. \(3\)), седьмой шарик будет отставать от него на \(1/4\) колебания. А если рассмотреть отставание седьмого шарика от первого, то оно составляет \(1/2\) колебания.

Рис. \(3\). Изображение максимального смещения от положения равновесия четвёртого шарика
Между седьмым и четвёртым шариком, а также седьмым и десятым \(1/4\) часть колебания (рис. \(4\)).

Рис. \(4\). Изображение максимального смещения от положения равновесия седьмого шарика

Первый и тринадцатый шарик совершают одно колебание, то есть двигаются в одной фазе (рис. \(5\)). Это значит, что между ними все шарики с первого по двенадцатый проходят полный колебательный процесс или составляют одну волну.

Как связаны скорость волны и длина волны в физике