Formula vitezei de propagare a vibrațiilor. Lungime de undă. Viteza de propagare a undelor (Eryutkin E.S.). Ce literă reprezintă lungimea de undă

>>Fizica: Viteza si lungimea de unda

Fiecare undă se propagă cu o anumită viteză. Sub viteza undeiînțelegerea vitezei de propagare a perturbației. De exemplu, o lovitură la capătul unei tije de oțel provoacă o compresie locală în aceasta, care apoi se propagă de-a lungul tijei cu o viteză de aproximativ 5 km/s.

Viteza unei unde este determinată de proprietățile mediului în care se propagă această undă. Când o undă trece de la un mediu la altul, viteza acesteia se schimbă.

Pe lângă viteză, o caracteristică importantă a unei unde este lungimea de undă. Lungime de undă numită distanța pe care se propagă o undă într-un timp egal cu perioada oscilațiilor din ea.

Direcția de răspândire a războiului

Deoarece viteza undei este o valoare constantă (pentru un mediu dat), distanța parcursă de undă este egală cu produsul dintre viteză și timpul de propagare a acesteia. În acest fel, pentru a găsi lungimea de undă, trebuie să înmulțiți viteza undei cu perioada de oscilație în ea:

Alegând direcția de propagare a undei pentru direcția axei x și notând cu y coordonatele particulelor care oscilează în undă, putem construi diagramă de valuri. Un grafic de undă sinusoidală (pentru un timp fix t) este prezentat în Figura 45.

Distanța dintre crestele adiacente (sau jgheaburi) pe acest grafic este aceeași cu lungimea de undă.

Formula (22.1) exprimă relația dintre lungimea de undă cu viteza și perioada sa. Avand in vedere ca perioada oscilatiilor intr-o unda este invers proportionala cu frecventa, i.e. T=1/ v, puteți obține o formulă care exprimă relația dintre lungimea de undă cu viteza și frecvența acesteia:

Formula rezultată arată că viteza unei unde este egală cu produsul dintre lungimea de undă și frecvența oscilațiilor în ea.

Frecvența oscilațiilor în undă coincide cu frecvența oscilațiilor sursei (deoarece oscilațiile particulelor mediului sunt forțate) și nu depinde de proprietățile mediului în care se propagă unda. Când o undă trece dintr-un mediu în altul, frecvența ei nu se modifică, se schimbă doar viteza și lungimea de undă.

??? 1. Ce se înțelege prin viteza undei? 2. Care este lungimea de undă? 3. Cum este legată lungimea de undă de viteza și perioada de oscilații într-o undă? 4. Cum este legată lungimea de undă de viteza și frecvența oscilațiilor într-o undă? 5. Care dintre următoarele caracteristici ale undei se schimbă atunci când o undă trece dintr-un mediu în altul: a) frecvență; b) perioada; c) viteza; d) lungimea de unda?

Sarcina experimentală . Turnați apă în cadă și, atingând ritmic apa cu degetul (sau cu o riglă), creați valuri pe suprafața acesteia. Folosind diferite frecvențe de oscilație (de exemplu, atingerea apei o dată și de două ori pe secundă), acordați atenție distanței dintre crestele valurilor adiacente. La ce frecvență este lungimea de undă mai mare?

S.V. Gromov, N.A. Patria, Fizica clasa a VIII-a

Trimis de cititori de pe site-uri de internet

O listă completă de subiecte pe clasă, teste de fizică gratuit, un plan calendaristic conform curiculumul scolar fizică, cursuri și teme de fizică pentru clasa a 8-a, bibliotecă de rezumate, teme gata făcute

Conținutul lecției rezumatul lecției suport cadru prezentarea lecției metode accelerative tehnologii interactive Practică sarcini și exerciții ateliere de autoexaminare, instruiri, cazuri, quest-uri teme pentru acasă întrebări discuții întrebări retorice de la elevi Ilustrații audio, clipuri video și multimedia fotografii, imagini grafice, tabele, scheme umor, anecdote, glume, pilde cu benzi desenate, proverbe, cuvinte încrucișate, citate Suplimente rezumate articole jetoane pentru curioase cheat sheets manuale de bază și glosar suplimentar de termeni altele Îmbunătățirea manualelor și lecțiilorcorectarea erorilor din manual actualizarea unui fragment în manual elemente de inovare în lecție înlocuirea cunoștințelor învechite cu altele noi Doar pentru profesori lecții perfecte planul calendaristic pentru anul instrucțiuni programe de discuții Lecții integrate

În timpul lecției, veți putea studia în mod independent subiectul „Lungimea de undă. Viteza de propagare a undelor. În această lecție, veți afla despre caracteristicile speciale ale valurilor. În primul rând, vei afla ce este o lungime de undă. Ne vom uita la definiția sa, cum este etichetat și măsurat. Apoi ne vom uita și la viteza de propagare a undei în detaliu.

Pentru început, să ne amintim asta undă mecanică este o oscilatie care se propaga in timp intr-un mediu elastic. Întrucât aceasta este o oscilație, unda va avea toate caracteristicile care corespund oscilației: amplitudine, perioadă de oscilație și frecvență.

În plus, valul are propriile sale caracteristici speciale. Una dintre aceste caracteristici este lungime de undă. Lungimea de undă este desemnată cu litera greacă (lambda, sau se spune „lambda”) și se măsoară în metri. Enumerăm caracteristicile valului:

Ce este o lungime de undă?

lungime de unda - aceasta este cea mai mică distanță dintre particulele care oscilează cu aceeași fază.

Orez. 1. Lungimea de undă, amplitudinea undei

Este mai dificil să vorbim despre lungimea de undă într-o undă longitudinală, deoarece este mult mai dificil să observi particule care produc aceleași vibrații acolo. Dar există și o caracteristică lungime de undă, care determină distanța dintre două particule care fac aceeași oscilație, oscilație cu aceeași fază.

De asemenea, lungimea de undă poate fi numită distanța parcursă de undă într-o perioadă de oscilație a particulelor (Fig. 2).

Orez. 2. Lungimea de undă

Următoarea caracteristică este viteza de propagare a undei (sau pur și simplu viteza undei). Viteza valurilor Se notează la fel ca orice altă viteză printr-o literă și se măsoară în. Cum să explic în mod clar care este viteza undei? Cel mai simplu mod de a face acest lucru este cu o undă transversală ca exemplu.

val transversal este o undă în care perturbațiile sunt orientate perpendicular pe direcția de propagare a acesteia (Fig. 3).

Orez. 3. Unda de forfecare

Imaginați-vă un pescăruș zburând peste creasta unui val. Viteza sa de zbor peste creasta va fi viteza undei în sine (Fig. 4).

Orez. 4. La determinarea vitezei undei

Viteza valurilor depinde de care este densitatea mediului, care sunt forțele de interacțiune între particulele acestui mediu. Să notăm relația dintre viteza undei, lungimea de undă și perioada undei: .

Viteza poate fi definită ca raportul dintre lungimea de undă, distanța parcursă de undă într-o perioadă, și perioada de oscilație a particulelor mediului în care se propagă unda. În plus, rețineți că perioada este legată de frecvență după cum urmează:

Apoi obținem o relație care raportează viteza, lungimea de undă și frecvența oscilațiilor: .

Știm că o undă este generată de acțiune forțe externe. Este important de reținut că atunci când o undă trece de la un mediu la altul, caracteristicile ei se schimbă: viteza undei, lungimea de undă. Dar frecvența de oscilație rămâne aceeași.

Bibliografie

1. Sokolovici Yu.A., Bogdanova G.S. Fizica: o carte de referință cu exemple de rezolvare a problemelor. - redistribuire ediția a 2-a. - X .: Vesta: editura „Ranok”, 2005. - 464 p.
2. Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizică. Clasa a 9-a: manual pentru învățământul general. instituții / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - Ed. a XIV-a, stereotip. - M.: Butarda, 2009. - 300 p.

1. Portalul de internet „eduspb” ()
2. Portalul de internet „eduspb” ()
3. Portalul de internet „class-fizika.narod.ru” ()

Teme pentru acasă

În fizică, energia sonoră este transmisă prin unde, care au o capacitate unică de a se propaga în absolut orice mediu. Varietatea și numărul mare de procese de unde nu permit oamenilor de știință să identifice principalele proprietăți ale valurilor, deoarece printre ele există tipuri simple care acordă atenție energiei. Ele sunt unice prin faptul că se pot extinde prin vidul absolut.

Definiția 1

Lungimea de undă este o distanță specifică dintre două unde semnal distanțate.

Pentru a determina cu precizie lungimea totală a proceselor de undă, este necesar să se măsoare inițial distanța dintre două puncte adiacente ale două unde. Adesea, fizicienii determină această valoare folosind decalajul dintre vârfurile undelor care se află la o distanță apropiată unele de altele.

Lungimea de undă are o relație directă cu frecvența fluxului care vine din semnal. Cu cât este mai mare constanța acestui element, cu atât va fi mai scurtă lungimea procesului undei. Această susceptibilitate se datorează creșterii rapide a numărului total de repetări ale undelor de semnal pe o anumită perioadă de timp cu o scădere a lungimii de undă instabile.

Pentru undele De Broglie, acest indicator poate fi calculat după cum urmează:

$\LARGE \lambda =\frac(h)(p )$

Și dacă trebuie să definiți o formulă mai precisă element variabil câmp electromagnetic sau aer, atunci puteți folosi o teorie în care

$\LARGE \lambda =\frac(c)(\nu )=\frac(299792458)(\nu )$

Este folosit aici:

• $\lambda$ - lungimea undei în sine;
• $\upsilon$ - viteza constantă a undei;
• $T$ - o anumită perioadă de val;
• $\nu$ - frecvența oscilațiilor generale;
• $h$ - bară stabilă;
• $p$ - impulsul elementului;
• $c$ este viteza luminii.

Este de remarcat faptul că ramura fizicii care se ocupă cu studiul undelor sonore se numește acustică. Pentru oameni, sunetul acționează ca principală sursă de informații importante.

Definiția 2

Sunetul este o perioadă specifică a unei unde care are o origine mecanică și se propagă în spațiul gazos și solid.

Nu pot fi văzuți, dar sunt foarte receptivi la urechea umană.

Viteza undelor în fizică

Figura 2. Viteză și lungime de undă. Autor24 - schimb online de lucrări ale studenților

Orice proces de undă se propagă cu o anumită viteză. Sub viteza undei este considerat indicatorul general al răspândirii contracarării. De exemplu, o lovitură la capătul unei tije metalice formează o compresie locală puternică în ea, care se va deplasa apoi de-a lungul derivării cu o viteză de aproximativ 10 km/s.

Viteza undei poate fi determinată de proprietățile mediului în care are loc acest proces. Când o undă se transformă dintr-un spațiu în altul, viteza sa se schimbă dramatic.

În fizică, lungimea de undă este înțeleasă ca distanța pe care o undă se poate propaga într-un timp egal cu perioada totală de oscilații în ea.

Definiția 3

Viteza unei unde este o valoare absolută și constantă pentru un anumit mediu, egală cu produsul dintre viteză și timpul generalizării acesteia.

Astfel, pentru a măsura lungimea de undă, este necesar să se înmulțească viteza procesului undei cu faza oscilațiilor sale din acesta: unde $v$ este viteza unei anumite undă, $T$ este perioada oscilațiilor generale în val, $\lambda$ este lungimea undei în sine.

Această formulă determină relația dintre lungimea de undă cu viteza și faza acesteia. Având în vedere că intervalul de oscilații în procesele ondulatorii este întotdeauna proporțional cu frecvența, se poate susține că viteza unei unde este egală cu crearea unei lungimi pentru o frecvență stabilă a oscilațiilor în ea.

Observație 1

Undele sunt capabile să transmită forță și energie și au, de asemenea, specificitate, ceea ce ajută un proces de undă să nu afecteze oscilațiile altuia.

Ca urmare, aceste două granitizări pot rula cu ușurință în paralel fără a interfera una cu cealaltă.

Tipuri de valuri

Undele din punct de vedere al fizicii transmit energia sonoră generală, care poate exista cu ușurință în orice mediu. Datorită diversității proceselor ondulatorii existente, este imposibil să le definim cu exactitate și să evidențiem principalele caracteristici care sunt unice acestui fenomen.

Procesul undelor are o natură cu mai multe fațete în fizică, aceasta include:

• chimic;
• mecanic;
• electromagnetic;
• val de spin;
• gravitațional;
• probabilitate densitate.

Oamenii de știință americani în urmă cu doi ani au primit Premiul Nobel pentru inventarea unui detector unic capabil să măsoare cu precizie acești parametri. Un dispozitiv de la Observatorul undelor gravitaționale cu laser a detectat pentru prima dată o undă gravitațională. A fost nevoie de mai mult de un miliard de ani pentru ca acest tip de valuri să ajungă pe planeta noastră. Mult dincolo de orizontul vizibil al galaxiei, a avut loc o puternică coliziune a două găuri negre, după care au trecut un miliard și jumătate de ani.

Undele sonore sunt considerate a fi unde care sunt ușor de perceput de urechea umană. Gama acestor frecvențe se află în intervalul de la aproximativ 20 Hz la 20 kHz, iar procesele de undă cu o frecvență mai mică decât indicatorii indicați se numesc infrasunete și cu o frecvență mai mare de 20 kHz - ultrasunete. Undele din gama sonoră pot fi găsite nu numai într-un gaz, ci și într-un lichid și în alte stări. Cu toate acestea, valurile din spațiul gazos - habitatul nostru - prezintă un interes deosebit.

Tipuri de valuri

Toate vibrațiile sonore sunt echipate cu o amplitudine, fază și frecvență constante. Sunetele pot parcurge distanțe complet diferite și apoi pot fi transmise în spațiu sub formă de anumite vibratii mecanice molecule ale unei anumite substanțe. Se răspândesc treptat, dar cu o anumită viteză, apoi dispar instantaneu. Viteza lor depinde direct de mediul în care se află: în stare lichidă și solidă, procesul sonor se extinde mai bine și mai rapid decât în ​​aer.

Tipurile de unde sunt după cum urmează:

• alergare - este determinată de perioadă, viteză și lungime, și se caracterizează și prin propagarea fazelor în timp spațial, în funcție de frecvență și mediu;
• în picioare - presupune suma a două unde: reflectată și incidentă, pentru formarea cărora este necesară aceeași intensitate a proceselor ondulatorii;
• sunetul - se caracterizează printr-un factor important, deoarece numai datorită acestui tip de undă oamenii pot comunica și primi informațiile necesare.

În general, putem concluziona că vibrațiile sunt cauza tuturor proceselor sonore, este necesar un anumit spațiu pentru propagarea stabilă a sunetului, sursa acestui fenomen este un corp care are capacitatea de a oscila și de a vibra la frecvența corectă, constantă. .

Cu toate acestea, nu orice corp fizic care se mișcă poate fi o sursă de sunet. Un fapt interesant Din istorie se crede că extinderea infrasunetelor pe distanțe mari face posibilă prezicerea mai precisă a dezastrelor naturale. Și animalele marine, cum ar fi racii sau meduzele, sunt extrem de sensibile la aceste procese, prin urmare sunt capabile să prevadă acest lucru cu câteva zile înainte de declanșarea unei furtuni și să se ascundă într-un loc sigur. Sunetele reprezintă, de asemenea, frecvența vibrațiilor armonice și absolute.

LUNGIME DE UNDĂ

VITEZA UNDELOR

Ce ar trebui să știi și să poți face?

1. Determinarea lungimii de undă.
Lungimea de undă este distanța dintre cele mai apropiate puncte care oscilează în aceleași faze.
2.Mărimi care caracterizează valul:
lungimea de undă, viteza undei, perioada de oscilație, frecvența de oscilație.
Unități de măsură în sistemul SI:
lungime de undă [lambda] = 1 m
viteza de propagare a undei [ v ] = 1m/s
perioada de oscilație [T] = 1s
frecvența de oscilație [nu] = 1 Hz
3.Formule de calcul

4. Fii capabil arata grafic lungimea de undă (pentru unde longitudinale și transversale).

O ALTA JUCARIE
PENTRU INTELIGENT SI CURIUS

Simte-te pe tine cercetător fizician- Click

ASTA E INTERESANT!

unde seismice.

seismic undele se numesc unde care se propagă pe Pământ din centrele cutremurelor sau a unor explozii puternice. Deoarece Pământul este în mare parte solid, în el pot apărea simultan două tipuri de valuri - longitudinale și transversale. Viteza acestor unde este diferită: cele longitudinale se propagă mai repede decât cele transversale. De exemplu, la o adâncime de 500 km, viteza undelor seismice transversale este de 5 km/s, iar viteza unde longitudinale - 10 km/s.
Înregistrarea și înregistrarea vibrațiilor suprafeței terestre cauzate de undele seismice se realizează cu ajutorul instrumentelor - seismografe. Răspândindu-se de la sursa cutremurului, primii care ajung la stația seismică sunt unde longitudinale, iar după ceva timp - transversal. Cunoașterea vitezei de propagare a undelor seismice în Scoarta terestrași timpul de întârziere al undei transversale, poate fi definit distanta pana la centrul cutremurului. Pentru a afla mai precis unde se află, aceștia folosesc date de la mai multe stații seismice.
În fiecare an, sute de mii de cutremure. Marea majoritate dintre ele sunt slabe, dar astfel sunt observate din când în când. care încalcă integritatea solului, distrug clădirile și duc la victime umane.

Lungimea de undă este distanța dintre două puncte adiacente care oscilează în aceeași fază; de regulă, conceptul de „lungime de undă” este asociat cu spectrul electromagnetic. Metoda de calcul a lungimii de undă depinde de aceste informații. Utilizați formula de bază dacă cunoașteți viteza și frecvența undei. Dacă trebuie să calculați lungimea de undă a unei lumini dintr-o energie fotonică cunoscută, utilizați formula corespunzătoare.

Pași

Partea 1

Calculul lungimii de undă din viteză și frecvență cunoscute

Utilizați formula pentru a calcula lungimea de undă. Pentru a afla lungimea de undă, împărțiți viteza undei la frecvență. Formulă: λ = v f (\displaystyle \lambda =(\frac (v)(f)))

Utilizați unitățile de măsură adecvate. Viteza este măsurată în unități metrice, cum ar fi kilometri pe oră (km/h), metri pe secundă (m/s) și așa mai departe (în unele țări, viteza este măsurată în unități imperiale, cum ar fi mile pe oră) . Lungimea de undă este măsurată în nanometri, metri, milimetri și așa mai departe. Frecvența este de obicei măsurată în herți (Hz).

• Unitățile de măsură ale rezultatului final trebuie să se potrivească cu unitățile de măsură ale datelor sursă.
• Dacă frecvența este dată în kiloherți (kHz) sau viteza undei în kilometri pe secundă (km/s), convertiți aceste valori în herți (10 kHz = 10000 Hz) și în metri pe secundă (m/s).

1. Înlocuiți valorile cunoscute în formulă și găsiți lungimea de undă.Înlocuiți valorile vitezei și frecvenței undei în formula de mai sus. Împărțirea vitezei la frecvență vă oferă lungimea de undă.

   Utilizați formula de mai jos pentru a calcula viteza sau frecvența. Formula poate fi rescrisă într-o formă diferită și se poate calcula viteza sau frecvența dacă este dată lungimea de undă. Pentru a găsi viteza de la o frecvență și o lungime de undă cunoscute, utilizați formula: v = λ f (\displaystyle v=(\frac (\lambda)(f))). Pentru a găsi frecvența de la viteza și lungimea de undă cunoscute, utilizați formula: f = v λ (\displaystyle f=(\frac (v)(\lambda ))).

   Partea 2

   Calculul lungimii de undă din energia fotonică cunoscută

   1. Calculați lungimea de undă folosind formula pentru calcularea energiei unui foton. Formula pentru calcularea energiei fotonului: E = h c λ (\displaystyle E=(\frac (hc)(\lambda ))), Unde E (\displaystyle E) este energia fotonului, măsurată în jouli (J), h (\displaystyle h)- constanta lui Planck, egală cu 6,626 x 10 -34 J∙s, c (\displaystyle c) este viteza luminii în vid, egală cu 3 x 10 8 m/s, λ (\displaystyle \lambda ) este lungimea de undă, măsurată în metri.

      • În problemă va fi dată energia fotonului.

   2. Rescrieți formula prezentată pentru a găsi lungimea de undă. Pentru a face acest lucru, efectuați o serie de operații matematice. Înmulțiți ambele părți ale formulei cu lungimea de undă și apoi împărțiți ambele părți la energie; veti obtine formula: λ = h c E (\displaystyle \lambda =(\frac (hc)(E))). Dacă se cunoaște energia unui foton, se poate calcula lungimea de undă a luminii.