Виникнення і поширення механічних хвиль

 
 

Спостереження. Стоячи на березі озера або ставка, ви могли спостерігати, як колами розходяться хвилі від місця, куди було кинуто камінь, як розхитують хвилі човен або катер. Вітер порушує рівновагу морської поверхні, здається, що море насувається на берег, але це не так. Не переміщується по полю колосся, коли «хвилюється нива», воно тільки нахиляється і знову розпрямляється. За кораблем або човном завжди виникає типова картина хвиль.

Хвильові процеси дуже поширені у природі. Фізичні основи хвильових рухів різні, але всі вони пояснюються однаковими законами.

Що ж називають хвилею? Як і причини виникнення хвиль?

Ви знаєте, що тверді, рідкі і газуваті тіла складаються із частинок, що взаємодіють між собою. Якщо частинка тіла починає коливатися, то внаслідок взаємодії її з іншими частинками тіла цей рух поширюється з пев-ною швидкістю в усіх напрямках.

Хвиля — процес поширення коливань у будь-якому середовищі. Хвиля — це зміна стану середовища, яка поширюється у просторі й переносить енергію.

Спостереження. Розглянемо особливості поширення хвиль. Якщо розглядати хвилі на поверхні води (мал. 204), то вони здаються валами, які рухаються в певному напрямку, причому відстані між валами, або гребнями, однакові.

Якщо кинути у воду поплавок, його не відноситиме хвилею, він здійснюватиме коливання вгору-вниз, залишаючись приблизно на одному місці.

Під час поширення хвилі змінюється стан коливного середовища, а речовина при цьому не переноситься. Від кинутого каменя починає коливатися певна ділянка води, ці коливання передаються сусіднім ділянкам і поступово поширюються на всі боки. Вода ж не переміщається, змінюється лише форма її поверхні.

Дослід 1. Закріпимо один кінець довгого гумового шнура і легенько натягнемо його рукою за другий кінець, примусимо шнур коливатися. По шнуру побіжить хвиля (мал. 205). Що сильніше натягнуто шнур, то більша швидкість поширення хвилі. Хвиля добіжить до точки закріплення, відіб’ється і побіжить у зворотному напрямку.



 

Під час поширення хвилі змінюється тільки форма шнура, а кожна його ділянка коливається відносно свого положення рівноваги, причому коливання відбуваються в напрямку, перпендикулярному до напрямку поширення хвилі (мал. 206). Такі хвилі називають поперечними хвилями.

Поперечні хвилі — це хвилі, у яких частинки коливаються в напрямку, перпендикулярному до напрямку їх поширення.

Дослід 2. Візьмемо довгу м’яку пружину великого діаметра. Якщо вдарити по одному з її кінців, по пружині «побіжить» стиснення. Повторюючи удари, можна збудити у пружині хвилю, яка буде являти собою послідовні стискування і розтягування пружини (мал. 207). Будь-який виток пружини здійснює коливання в напрямку поширення хвилі. Таку хвилю називають поздовжньою хвилею.

Поздовжні хвилі — це хвилі, у яких частинки коливаются вздовж напрямку поширення хвилі.

У процесі поширення хвилі рух передається від однієї ділянки тіла до іншої. З передачею руху пов’язана передача енергії. Передача енергії без перенесення речовини - основна властивість усіх хвиль.

Будь-які хвилі характеризуються довжиною і швидкістю їх поширення.

Довжина хвилі — це відстань між найближчими одна до одної точками хвилі, які коливаються в однаковій фазі (мал. 208).


Довжину хвилі позначають грецькою літерою X (лямбда). Її одиницею є один метр (1 м).

Важливою характеристикою хвилі є швидкість її поширення. Хвилі будь-якої природи поширюються у просторі не миттєво, а з певною швидкістю. Наприклад, можна побачити, як чайка летить над морем ніби увесь час над одним гребенем хвилі. У цьому випадку швидкість польоту чайки дорівнює швидкості поширення хвилі.

А як можна визначити швидкість поширення хвилі?

Ви вже знаєте, що будь-яке коливання характеризується періодом коливань, тобто часом, після якого коливання повторюються. Тоді можна сказати, що за один період хвиля поширюється на відстань X. Тому швидкість її поширення можна визначити за формулою:

де v - швидкість поширення хвилі (м/с); X - довжина хвилі (м); Т - період коливань (с).

Оскільки період і частота пов’язані співвідношенням

Щоб визначити швидкість поширення хвилі, треба довжину хвилі поділити на період коливань або довжину хвилі помножити на частоту коливань.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

1. Що називають хвилею?

2. Що відбувається під час поширення хвилі?

3. Які хвилі називають поперечними?

4. Які хвилі називають поздовжніми?

5. Назвіть основну властивість хвиль.

6. Що називають довжиною хвилі?

7. Як можна визначити швидкість поширення хвилі?


ЗАДАЧІ ТА ВПРАВИ

Розв’язуємо разом

1. Визначте швидкість поширення хвилі на воді, якщо її довжина дорівнює 180 м, а період коливань - 15 с.

Відповідь: 12 м/с.

2. Яка основна властивість механічної хвилі?

Відповідь: переносити енергію.

Рівень А

131. Укажіть назви фізичних величин, що характеризують хвилю, які закрито світлими прямокутниками (мал. 209).

132. По поверхні води в озері хвиля поширюється зі швидкістю 6 м/с. Визначте період і частоту коливань бакена, якщо довжина хвилі 3 м.

133. Визначте довжину хвилі, якщо її частота 4 Гц, а швидкість її поширення 2 м/с.

134. В океанах довжина хвилі сягає 270 м, а період - 13,5 с. Визначте швидкість поширення такої хвилі.

135. Човен гойдається на хвилях, які поширюються зі швидкістю 1,5 м/с. Відстань між двома найближчими гребенями хвиль 6 м. Визначте період коливань човна.

Рівень Б

136. Морські хвилі, наближаючись до берега, збільшують свою висоту. Як це пояснити?

137. На малюнку 210 зображено, як під час землетрусу в океані утворюються гігантські хвилі-цунамі. Поясніть, як вони виникають.

138. У річку кинули камінь. Який вигляд матиме утворена хвиля: круглої чи видовженої форми?

139. За яких умов дамба захищає кораблі, які стоять у порту, від шторму в морі?

140. Виконайте такі досліди: киньте якомога вертикальніше камінь у стоячу воду. Ви, очевидно, спостерігатимете утворення хвиль, які поширюватимуться концентричними колами. А що буде, коли такий камінь кинути в річку зі швидкою течією?

141. По поверхні води в озері хвиля поширюється зі швидкістю 6 м/с. Визначте період і частоту коливань бакена, якщо довжина хвилі 3 м.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.