Golwe omring ons oral, aangesien ons in 'n wêreld van beweging en klank leef. Wat is die aard van die golfproses, wat is die essensie van die teorie van golfprosesse? Kom ons kyk hierna met 'n voorbeeld van eksperimente.
Die konsep van golwe in fisika
'n Algemene konsep vir baie prosesse is die teenwoordigheid van klank. Per definisie is klank die resultaat van vinnige ossillerende bewegings wat geskep word deur lug of ander medium wat deur ons gehoororgane waargeneem word. As ons hierdie definisie ken, kan ons voortgaan om die konsep van "golfproses" te oorweeg. Daar is 'n aantal eksperimente wat jou in staat stel om hierdie verskynsel visueel te oorweeg.
Die bestudeerde golfprosesse in fisika kan waargeneem word in die vorm van radiogolwe, klankgolwe, kompressiegolwe wanneer die stembande gebruik word. Hulle het deur die lug versprei.
Om die konsep visueel te definieer, gooi 'n klip in 'n plas en karakteriseer die verspreiding van effekte. Dit is 'n voorbeeld van 'n gravitasiegolf. Dit vind plaas as gevolg van die styging en daling van die vloeistof.
Acoustics
'n Hele afdeling genaamd "Akoestiek" word gewy aan die studie van die eienskappe van klank in fisika. Kom ons kyk wat dit kenmerk. Kom ons fokus op dinge enprosesse waarin alles nog nie duidelik is nie, oor probleme wat nog wag om opgelos te word.
Akoestiek, soos ander vertakkings van fisika, het steeds baie onopgeloste raaisels. Hulle moet nog oopgemaak word. Kom ons kyk na die golfproses in akoestiek.
Klank
Hierdie konsep word geassosieer met die teenwoordigheid van ossillerende bewegings, wat deur die deeltjies van die medium geproduseer word. Klank is 'n reeks ossillatoriese prosesse wat verband hou met die voorkoms van golwe. In die proses van vorming in die medium van kompressie en rafaksie vind 'n golfproses plaas.
Die golflengte-aanwysers hang af van die aard van die medium waar ossillatoriese prosesse plaasvind. Byna alle verskynsels wat in die natuur voorkom word geassosieer met die teenwoordigheid van klankvibrasies en klankgolwe wat in die omgewing voortplant.
Voorbeelde van die bepaling van die golfproses in die natuur
Hierdie bewegings kan inlig oor die verskynsel van die golfproses. Hoëfrekwensie klankgolwe kan duisende kilometers aflê, soos wanneer 'n vulkaan uitbars.
Wanneer 'n aardbewing plaasvind, vind sterk akoestiese en geoakoestiese vibrasies plaas, wat deur spesiale klankontvangers geregistreer kan word.
Tydens 'n onderwater aardbewing vind 'n interessante en verskriklike verskynsel plaas - 'n tsoenami, wat 'n groot golf is wat tydens 'n kragtige ondergrondse of onderwater manifestasie van die elemente ontstaan het.
Danksy akoestiek kan jy inligting kry dat 'n tsoenami nader kom. Baie van hierdie verskynsels is al lank bekend. Maar tot nou toe, 'n paar konsepte van fisikanoukeurige studie vereis. Daarom, vir die studie van raaisels wat nog nie opgelos is nie, is dit klankgolwe wat tot die redding kom.
Teorie van tektoniek
In die 18de eeu is die "katastrofehipotese" gebore. Destyds was die begrippe "element" en "reëlmatigheid" nie verbind nie. Toe ontdek hulle dat die ouderdom van die seebodem baie jonger is as die land, en hierdie oppervlak word voortdurend opgedateer.
Dit was in hierdie tyd, danksy 'n nuwe blik op die aarde, dat mal hipotese gegroei het tot die teorie van "Tektoniek van die litosferiese plate", wat sê dat die aarde se mantel beweeg, en die uitspansel dryf. So 'n proses is soortgelyk aan die beweging van ewige ys.
Om die beskryfde proses te verstaan, is dit belangrik om ontslae te raak van stereotipes en gewoontebeskouings, om ander soorte wese te besef.
Verdere vooruitgang in wetenskap
Geologiese lewe op aarde het sy eie tyd en toestand van materie. Die wetenskap het daarin geslaag om die gelykenis te herskep. Die bodem van die see beweeg voortdurend, wat skeurings en rantformasies veroorsaak soos nuwe materie uit die dieptes van die aarde na die oppervlak styg en geleidelik afkoel.
Op hierdie tydstip vind prosesse op land plaas wanneer kolossale plate van die litosfeer op die oppervlak van die aarde se mantel dryf – die boonste klipskulp van die aarde, wat die kontinente en die seebodem dra.
Die aantal sulke borde is omtrent tien. Die mantel is rusteloos, so die litosferiese plate begin beweeg. Onder laboratoriumtoestande het hierdie proses die voorkoms van 'n grasieuse ervaring.
In die natuur bedreig dit 'n geologiese ramp- aardbewing. Die rede vir die beweging van litosferiese plate is die globale konveksieprosesse wat in die dieptes van die aarde plaasvind. Die resultaat van die sieding sal 'n tsoenami wees.
Japan
Onder ander seismies gevaarlike gebiede van die aarde, beklee Japan 'n spesiale plek, hierdie ketting eilande word die "vuurgordel" genoem.
Na aanleiding van die asem van die aarde se uitspansel, kan 'n mens die naderende katastrofe voorspel. Om ossillatoriese prosesse te bestudeer, is 'n ultra-diep boortuig in die dikte van die aarde ingebring. Dit het tot 'n diepte van 12 km deurgedring en het wetenskaplikes toegelaat om gevolgtrekkings te maak oor die teenwoordigheid van sekere rotse binne die aarde.
Die spoed van 'n elektromagnetiese golf word by fisika-lesse in graad 9 bestudeer. Toon ervaring met gewigte wat op 'n gelyke afstand van mekaar geleë is. Hulle word verbind deur identiese vere van die gewone vorm.
As jy die eerste gewig 'n sekere afstand na regs skuif, bly die tweede een vir 'n rukkie in dieselfde posisie, maar die veer begin reeds saamdruk.
Definisie van die term "golf"
Sedert so 'n proses plaasgevind het, het 'n elastiese krag ontstaan wat die tweede gewig sal stoot. Hy sal versnelling kry, na 'n rukkie sal hy spoed optel, in hierdie rigting beweeg en die veer tussen die tweede en derde gewig saamdruk. Op sy beurt sal die derde versnelling ontvang, begin versnel, skuif en die vierde veer beïnvloed. En so sal die proses op alle elemente van die stelsel plaasvind.
In hierdie geval, die verplasing van die tweede vrag saamtyd sal later as die eerste plaasvind. Die effek bly altyd agter die oorsaak.
Die verplasing van die tweede las sal ook die verplasing van die derde meebring. Hierdie proses is geneig om na regs te versprei.
As die eerste gewig begin fluktueer volgens die harmoniese wet, sal hierdie proses na die tweede gewig versprei, maar met 'n vertraagde reaksie. As jy dus die eerste gewig laat vibreer, kan jy’n ossillasie kry wat mettertyd in die ruimte sal versprei. Dit is die definisie van 'n golf.
Variëteite golwe
Kom ons stel ons 'n stof voor wat uit atome bestaan, dit is:
- het massa - soos die gewigte wat in die eksperiment voorgestel is;
- koppel aan mekaar en vorm 'n soliede liggaam deur chemiese bindings (soos bespreek in die eksperiment met 'n veer).
Dit volg dat materie 'n stelsel is wat uit ondervinding na 'n model lyk. Dit kan 'n meganiese golf voortplant. Hierdie proses word geassosieer met die ontstaan van elastiese kragte. Daar word dikwels na sulke golwe verwys as "springerig".
Daar is twee tipes elastiese golwe. Om hulle te bepaal, kan jy 'n lang veer neem, dit aan die een kant vasmaak en dit na regs strek. So jy kan sien dat die rigting van golfvoortplanting langs die lente is. Die deeltjies van die medium beweeg in dieselfde rigting.
In so 'n golf val die aard van die deeltjie-ossillasierigting saam met die rigting van golfvoortplanting. Hierdie konsep word "longitudinale golf" genoem.
As jy die veer rek en dit tyd gee om te komna 'n rustoestand, en dan die posisie in die vertikale rigting skerp verander, sal gesien word dat die golf langs die veer voortplant en baie keer weerkaats word.
Maar die deeltjie-ossillasierigting is nou vertikaal, en die golfvoortplanting is horisontaal. Dit is 'n dwarsgolf. Dit kan net in vaste stowwe bestaan.
Die spoed van verskillende soorte elektromagnetiese golf is anders. Hierdie eiendom word suksesvol deur seismoloë gebruik om die afstand na aardbewingbronne te bepaal.
Wanneer 'n golf voortplant, ossilleer deeltjies langs of dwars, maar dit gaan nie gepaard met die oordrag van materie nie, maar slegs deur beweging. Dit word dus in die handboek "Fisika" Graad 9 aangedui.
Karakterisering van die golfvergelyking
Die golfvergelyking in fisiese wetenskap is 'n soort lineêre hiperboliese differensiaalvergelyking. Dit word ook gebruik vir ander gebiede wat deur teoretiese fisika gedek word. Dit is een van die vergelykings wat wiskundige fisika vir berekeninge gebruik. Veral gravitasiegolwe word beskryf. Word gebruik om prosesse te beskryf:
- in akoestiek, as 'n reël, lineêre tipe;
- in elektrodinamika.
Golprosesse word vertoon in die berekening vir die multidimensionele geval van 'n homogene golfvergelyking.
Die verskil tussen 'n golf en 'n swaai
Merkwaardige ontdekkings kom van die dink aan 'n gewone verskynsel. Galileo het die klop van sy hart as die maatstaf van tyd beskou. So is die konstantheid van die proses van pendulum-ossillasies ontdek - een van die belangrikste bepalings van meganika. Ditabsoluut net vir 'n wiskundige slinger - 'n ideale ossillatoriese stelsel, wat gekenmerk word deur:
- balansposisie;
- krag wat die liggaam na sy ewewigsposisie terugbring wanneer dit afwyk;
- oorgange van energie wanneer fluktuasie plaasvind.
Om die stelsel uit balans te bring, is die voorwaarde vir die voorkoms van ossillasies nodig. In hierdie geval word 'n sekere energie gerapporteer. Verskillende vibrasiestelsels vereis verskillende tipes energie.
Ossillasie is 'n proses wat gekenmerk word deur 'n konstante herhaling van bewegings of toestande van die sisteem in sekere tydperke. 'n Duidelike demonstrasie van die ossillerende proses is die voorbeeld van 'n swaaiende slinger.
Ossillerende en golfprosesse word in byna alle natuurlike verskynsels waargeneem. Golf het die funksie om die toestand van die medium te versteur of te verander, in die ruimte voort te plant en energie te dra sonder dat dit nodig is om materie oor te dra. Dit is 'n kenmerkende eienskap van golfprosesse; dit word al lank in fisika bestudeer. Wanneer jy navorsing doen, kan jy die golflengte uitlig.
Klankgolwe kan in alle sfere bestaan, hulle bestaan nie net in 'n vakuum nie. Elektromagnetiese golwe het spesiale eienskappe. Hulle kan oral bestaan, selfs in 'n vakuum.
Die energie van 'n golf hang af van sy amplitude. Die sirkelgolf, wat vanaf die bron voortplant, strooi energie in die ruimte, so sy amplitude neem vinnig af.
'n Lineêre golf het interessante eienskappe. Die energie daarvan word dus nie in die ruimte versprei niedie amplitude van sulke golwe neem slegs af as gevolg van die wrywingskrag.
Die rigting van golfvoortplanting word deur strale uitgebeeld - lyne wat loodreg op die golffront is.
Die hoek tussen die invallende straal en die normaal is die invalshoek. Tussen die normaal en die gereflekteerde straal is die weerkaatsingshoek. Die gelykheid van hierdie hoeke word by enige posisie van die hindernis relatief tot die golffront bewaar.
Wanneer golwe wat in teenoorgestelde rigtings beweeg ontmoet, kan 'n staande golf vorm.
Results
Deeltjies van die medium tussen aangrensende nodusse van 'n staande golf ossilleer in dieselfde fase. Dit is die parameters van die golfproses wat in die golfvergelykings vasgestel is. Wanneer golwe mekaar ontmoet, kan beide toenames en afnames in hul amplitudes waargeneem word.
Om die hoofkenmerke van die golfproses te ken, is dit moontlik om die amplitude van die resulterende golf by 'n gegewe punt te bepaal. Kom ons bepaal in watter fase die golf van die eerste en tweede bronne by hierdie punt sal aankom. Boonop is die fases teenoorgesteld.
As die padverskil 'n onewe aantal halfgolwe is, sal die amplitude van die resulterende golf op hierdie punt minimaal wees. As die padverskil gelyk is aan nul of 'n heelgetal golflengtes, sal 'n toename in die amplitude van die resulterende golf by die ontmoetingspunt waargeneem word. Dit is 'n interferensiepatroon wanneer golwe van twee bronne bygevoeg word.
Die frekwensie van elektromagnetiese golwe is vasgestel in moderne tegnologie. Die ontvanger moet swak elektromagnetiese golwe registreer. As jy 'n weerkaatser sit, sal meer golfenergie die ontvanger binnegaan. Die reflektorstelsel is so geïnstalleer dat dit die maksimum skepsein op die ontvanger toestel.
Kenmerke van die golfproses lê onder moderne idees oor die aard van lig en die struktuur van materie. Dus, wanneer jy dit in 'n graad 9 fisika handboek bestudeer, kan jy suksesvol leer hoe om probleme uit die veld van meganika op te los.
