Vlny nás obklopují všude, protože žijeme ve světě pohybu a zvuku. Jaká je podstata vlnového procesu, jaká je podstata teorie vlnových procesů? Podívejme se na to s příkladem experimentů.
Pojem vln ve fyzice
Obvyklým konceptem mnoha procesů je přítomnost zvuku. Podle definice je zvuk výsledkem rychlých oscilačních pohybů, které jsou vytvářeny vzduchem nebo jiným médiem vnímaným našimi sluchovými orgány. Když známe tuto definici, můžeme přistoupit k uvažování o konceptu „vlnového procesu“. Existuje řada experimentů, které vám umožňují vizuálně zvážit tento jev.
Studované vlnové procesy ve fyzice lze pozorovat ve formě rádiových vln, zvukových vln, kompresních vln při použití hlasivek. Šíří se vzduchem.
Chcete-li vizuálně definovat koncept, hoďte kámen do louže a charakterizujte šíření efektů. Toto je příklad gravitační vlny. Dochází k tomu v důsledku stoupání a klesání kapaliny.
Akustika
Celá část nazvaná „Akustika“je věnována studiu vlastností zvuku ve fyzice. Podívejme se, co charakterizuje. Soustřeďme se na věci aprocesy, ve kterých ještě není vše jasné, o problémech, které stále čekají na vyřešení.
Akustika, stejně jako jiná odvětví fyziky, má stále mnoho nevyřešených záhad. Budou teprve otevřeny. Podívejme se na vlnový proces v akustice.
Sound
Tento koncept je spojen s přítomností oscilačních pohybů, které jsou produkovány částicemi média. Zvuk je řada oscilačních procesů spojených s výskytem vln. V procesu formování v médiu komprese a ředění dochází k vlnovému procesu.
Ukazatele vlnové délky závisí na povaze prostředí, kde probíhají oscilační procesy. Téměř všechny jevy, které se vyskytují v přírodě, jsou spojeny s přítomností zvukových vibrací a zvukových vln, které se šíří v prostředí.
Příklady určování vlnového procesu v přírodě
Tyto pohyby mohou informovat o fenoménu vlnění. Vysokofrekvenční zvukové vlny mohou urazit tisíce kilometrů, například když vybuchne sopka.
Při zemětřesení dochází k silným akustickým a geoakustickým vibracím, které mohou být zaznamenány speciálními přijímači zvuku.
Během podvodního zemětřesení dochází k zajímavému a hroznému jevu - tsunami, což je obrovská vlna, která vznikla během silné podzemní nebo podvodní manifestace živlů.
Díky akustice můžete získat informaci, že se blíží tsunami. Mnohé z těchto jevů jsou známy již dlouhou dobu. Ale až teď, některé pojmy fyzikyvyžadují pečlivé studium. Proto při studiu záhad, které dosud nebyly vyřešeny, přicházejí na pomoc zvukové vlny.
Teorie tektoniky
V 18. století se zrodila „hypotéza katastrofy“. V té době pojmy „prvek“a „pravidelnost“nebyly propojeny. Pak zjistili, že stáří oceánského dna je mnohem mladší než pevnina a tento povrch je neustále aktualizován.
V této době, díky novému pohledu na Zemi, přerostla bláznivá hypotéza v teorii „tektoniky litosférických desek“, která tvrdí, že zemský plášť se pohybuje a nebeská klenba se vznáší. Takový proces je podobný pohybu věčného ledu.
Pro pochopení popsaného procesu je důležité zbavit se stereotypů a navyklých názorů, uvědomit si jiné typy bytí.
Další pokroky ve vědě
Geologický život na Zemi má svůj vlastní čas a stav hmoty. Věda uspěla ve znovuvytvoření podoby. Dno oceánu se neustále pohybuje, což způsobuje trhliny a formace hřebenů, protože nová hmota stoupá z hlubin země na povrch a postupně se ochlazuje.
V této době probíhají na souši procesy, kdy kolosální desky litosféry plují na povrchu zemského pláště - horní kamenné skořápky Země, která nese kontinenty a mořské dno.
Počet takových desek je asi deset. Plášť je neklidný, a tak se litosférické desky začnou pohybovat. V laboratorních podmínkách tento proces vypadá jako elegantní zážitek.
V přírodě hrozí geologickou katastrofou- zemětřesení. Důvodem pohybu litosférických desek jsou globální konvekční procesy, ke kterým dochází v hlubinách země. Výsledkem kypření bude tsunami.
Japonsko
Mezi dalšími seismicky nebezpečnými oblastmi Země zaujímá zvláštní místo Japonsko, tento řetězec ostrovů se nazývá „ohnivý pás“.
Těsně po dechu zemské nebeské klenby lze předvídat blížící se katastrofu. Pro studium oscilačních procesů byla do tloušťky země zavedena ultrahluboká vrtná souprava. Pronikl do hloubky 12 km a umožnil vědcům vyvodit závěry o přítomnosti určitých hornin uvnitř Země.
Rychlost elektromagnetické vlny se studuje v hodinách fyziky v 9. ročníku. Ukažte zkušenosti se závažím umístěným ve stejné vzdálenosti od sebe. Jsou spojeny identickými pružinami obvyklého tvaru.
Pokud posunete první závaží doprava o určitou vzdálenost, druhé zůstane chvíli ve stejné poloze, ale pružina se již začíná stlačovat.
Definice pojmu "vlna"
Od té doby, co k takovému procesu došlo, vznikla elastická síla, která bude tlačit druhé závaží. Dostane zrychlení, po chvíli nabere rychlost, posune se tímto směrem a stlačí pružinu mezi druhé a třetí závaží. Třetí zase dostane zrychlení, začne zrychlovat, řadit a ovlivňovat čtvrté jaro. A tak bude proces probíhat na všech prvcích systému.
V tomto případě posunutí druhého nákladu podélčas nastane později než první. Následek vždy zaostává za příčinou.
Přemístění druhého nákladu bude mít za následek přemístění třetího. Tento proces má tendenci se šířit doprava.
Pokud první váha začala kolísat podle harmonického zákona, pak se tento proces rozšíří na druhou váhu, ale se zpožděnou reakcí. Pokud tedy necháte vibrovat první závaží, můžete získat oscilaci, která se časem rozšíří v prostoru. Toto je definice vlny.
Různé vlny
Představme si látku, která se skládá z atomů, jsou to:
- mají hmotnost – jako hmotnosti navržené v experimentu;
- spojit se navzájem a vytvořit pevné těleso prostřednictvím chemických vazeb (jak bylo diskutováno v experimentu s pružinou).
Z toho plyne, že hmota je systém připomínající model ze zkušenosti. Dokáže šířit mechanické vlnění. Tento proces je spojen se vznikem elastických sil. Takové vlny se často označují jako „houpavé“.
Existují dva typy elastických vln. Chcete-li je určit, můžete si vzít dlouhý pramen, opravit jej na jedné straně a natáhnout doprava. Takže vidíte, že směr šíření vlny je podél pružiny. Částice média se pohybují stejným směrem.
V takové vlně se povaha směru oscilace částice shoduje se směrem šíření vlny. Tento koncept se nazývá „longitudinální vlna“.
Pokud natáhnete jaro a dáte mu čas, aby přišeldo stavu klidu a poté prudce změňte polohu ve vertikálním směru, bude vidět, že se vlna šíří podél pružiny a mnohokrát se odráží.
Směr oscilace částic je nyní vertikální a šíření vln je horizontální. Toto je příčná vlna. Může existovat pouze v pevných látkách.
Rychlost elektromagnetických vln různého druhu je různá. Tuto vlastnost úspěšně používají seismologové k určení vzdálenosti ke zdrojům zemětřesení.
Když se vlna šíří, částice oscilují podél nebo napříč, ale to není doprovázeno přenosem hmoty, ale pouze pohybem. Tak je to uvedeno v učebnici "Fyzika" Třída 9.
Charakterizace vlnové rovnice
Vlnová rovnice ve fyzikální vědě je druh lineární hyperbolické diferenciální rovnice. Používá se i pro další oblasti teoretické fyziky. To je jedna z rovnic, kterou matematická fyzika používá pro výpočty. Zejména jsou popsány gravitační vlny. Používá se k popisu procesů:
- v akustice zpravidla lineárního typu;
- v elektrodynamice.
Vlnové procesy jsou zobrazeny ve výpočtu pro vícerozměrný případ homogenní vlnové rovnice.
Rozdíl mezi vlnou a swingem
Pozoruhodné objevy pocházejí z přemýšlení o obyčejném jevu. Galileo považoval tlukot svého srdce za měřítko času. Tak byla objevena stálost procesu oscilací kyvadla - jedno z hlavních ustanovení mechaniky. Toabsolutně pouze pro matematické kyvadlo - ideální oscilační systém, který se vyznačuje:
- zůstatková pozice;
- síla, která vrací tělo do jeho rovnovážné polohy, když se vychýlí;
- přechody energie při kolísání.
K vyvedení systému z rovnováhy je nutná podmínka pro výskyt oscilací. V tomto případě se hlásí určitá energie. Různé vibrační systémy vyžadují různé druhy energie.
Kmitání je proces, který se vyznačuje neustálým opakováním pohybů nebo stavů systému v určitých časových obdobích. Jasnou ukázkou oscilačního procesu je příklad kyvného kyvadla.
Oscilační a vlnové procesy jsou pozorovány téměř u všech přírodních jevů. Vlna má funkci rušit nebo měnit stav média, šíří se prostorem a přenáší energii bez nutnosti přenášet hmotu. To je charakteristická vlastnost vlnových procesů, které byly ve fyzice studovány již dlouhou dobu. Při průzkumu můžete zvýraznit vlnovou délku.
Zvukové vlny mohou existovat ve všech sférách, neexistují pouze ve vakuu. Elektromagnetické vlny mají speciální vlastnosti. Mohou existovat všude, dokonce i ve vakuu.
Energie vlny závisí na její amplitudě. Kruhová vlna, šířící se od zdroje, rozptyluje energii v prostoru, takže její amplituda rychle klesá.
Lineární vlna má zajímavé vlastnosti. Jeho energie se proto nerozptýlí v prostoruamplituda takových vln klesá pouze v důsledku síly tření.
Směr šíření vlny je znázorněn paprsky - čarami, které jsou kolmé k čelu vlny.
Úhel mezi dopadajícím paprskem a normálou je úhel dopadu. Mezi normálním a odraženým paprskem je úhel odrazu. Rovnost těchto úhlů je zachována v jakékoli poloze překážky vzhledem k čelu vlny.
Když se setkají vlny pohybující se v opačných směrech, může se vytvořit stojatá vlna.
Výsledky
Částice média mezi sousedními uzly stojaté vlny oscilují ve stejné fázi. Toto jsou parametry vlnového procesu stanovené ve vlnových rovnicích. Když se vlny setkají, lze pozorovat zvýšení i snížení jejich amplitud.
Známe-li hlavní charakteristiky vlnového procesu, je možné určit amplitudu výsledné vlny v daném bodě. Pojďme určit, v jaké fázi dorazí vlna z prvního a druhého zdroje do tohoto bodu. Navíc jsou fáze opačné.
Pokud je rozdíl dráhy lichý počet půlvln, bude amplituda výsledné vlny v tomto bodě minimální. Pokud je dráhový rozdíl roven nule nebo celému číslu vlnových délek, bude v místě setkání pozorováno zvýšení amplitudy výsledné vlny. Toto je interferenční obrazec, když se přidají vlny ze dvou zdrojů.
Frekvence elektromagnetických vln je v moderní technologii pevně dána. Přijímací zařízení musí registrovat slabé elektromagnetické vlny. Pokud umístíte reflektor, do přijímače vstoupí více energie vln. Reflektorový systém je instalován tak, aby vytvářel maximumsignál na přijímacím zařízení.
Charakteristiky vlnového procesu jsou základem moderních představ o povaze světla a struktuře hmoty. Při jejich studiu v učebnici fyziky pro 9. ročník se tak můžete úspěšně naučit řešit problémy z oblasti mechaniky.
