Содержание материала
Волна: продольная и поперечная
Начнем с того, что волна — это распространение колебания в пространстве.
Волны бывают механическими и электромагнитными.
Механические волны — это те волны, колебания которых можно почувствовать физически, потому что они распространяются в упругой среде.
- Например, звук. Когда звук распространяется внутри какого-либо вещества, мы можем ощутить его прикосновением.
Видео
Длина стоячей волны
Длиной стоячей волны($\lambda_{st}$) называют расстояние в пространстве между двумя пучностями (или узлами):
где $\lambda$ – длина бегущей волны. Надо заметить, что расстояние между соседними пучностью и узлом связывает равенство:
Связь со скоростью
Чтобы вывести формулу скорости через длину волны, нужно вспомнить формулу скорости из кинематики — это раздел физики, в котором изучается движение тел без учета внешнего воздействия).
| Формула скорости 𝑣 = S/t 𝑣 — скорость [м/с] S — путь [м] t — время [с] |
Переходя к волнам, можно провести следующие аналогии:
- путь — длина волны
- время — период
А для скорости даже аналогия не нужна — скорость и в Африке скорость.
| Формула скорости волны 𝑣 = λ/T 𝑣 — скорость [м/с] λ — длина волны [м] T — период [с] |
Задачка
Лодка совершает колебания на волнах. За 40 с она совершила 10 колебаний. Какова скорость распространения волны, если расстояние между соседними гребнями волны равно 1 м?
Решение:
- Возьмем формулу скорости:
- Нам известна длина волны, но не дан период. Период вычисляется по формуле:
- Теперь подставляем величины в формулу
𝑣 = λ/T
T = t/N
T = 40/10 = 4 с
𝑣 = λ/T
𝑣 = ¼ = 0,25 м/с
Ответ: 𝑣 = 0,25 м/с
Примеры решения задач
В качестве помощи для понимания темы разберем примеры:
Рассчитать длину электромагнитной волны, если v=1 МГц, ε=2, μ=1 Решение: По формуле λ=c/nv. Сначала узнаем n=√εμ=√2*1≈1,4, тогда длина волны равна λ=c/nv=3*108/1,4*106=214м Ответ: 214 м.
Определить длину механической волны, если V=0,25 м/с, t=40 с, N=10. Решение: Посчитаем период: T=t/N=40/10=4 с Найдем длину волны: λ=TV=4*0,25=1 м. Ответ: 1 м.