Вълните ни заобикалят навсякъде, тъй като живеем в свят на движение и звук. Каква е същността на вълновия процес, каква е същността на теорията на вълновите процеси? Нека разгледаме това с пример за експерименти.
Концепцията за вълните във физиката
Обща концепция за много процеси е наличието на звук. По дефиниция звукът е резултат от бързи осцилаторни движения, които се създават от въздух или друга среда, възприемана от нашите слухови органи. Познавайки това определение, можем да продължим да разглеждаме концепцията за „вълнов процес“. Има редица експерименти, които ви позволяват да разгледате визуално това явление.
Изследваните вълнови процеси във физиката могат да се наблюдават под формата на радиовълни, звукови вълни, компресионни вълни при използване на гласните струни. Те се разпространяват във въздуха.
За да дефинирате визуално концепцията, хвърлете камък в локва и охарактеризирайте разпространението на ефектите. Това е пример за гравитационна вълна. Това се дължи на издигането и спадането на течността.
Акустика
Цял раздел, наречен "Акустика", е посветен на изучаването на свойствата на звука във физиката. Нека видим какво характеризира. Нека се съсредоточим върху нещата ипроцеси, в които всичко още не е ясно, относно проблеми, които все още чакат да бъдат решени.
Акустиката, подобно на други клонове на физиката, все още има много неразгадани мистерии. Тепърва ще бъдат отворени. Нека разгледаме вълновия процес в акустиката.
Звук
Тази концепция се свързва с наличието на осцилаторни движения, които се произвеждат от частиците на средата. Звукът е поредица от колебателни процеси, свързани с появата на вълни. В процеса на образуване в средата на компресия и разреждане възниква вълнов процес.
Индикаторите за дължина на вълната зависят от естеството на средата, в която протичат осцилаторни процеси. Почти всички явления, които се срещат в природата, са свързани с наличието на звукови вибрации и звукови вълни, които се разпространяват в околната среда.
Примери за определяне на вълновия процес в природата
Тези движения могат да информират за феномена на вълновия процес. Високочестотните звукови вълни могат да пътуват хиляди километри, като например когато изригне вулкан.
При възникване на земетресение възникват силни акустични и геоакустични вибрации, които могат да бъдат регистрирани от специални звукови приемници.
По време на подводно земетресение се случва интересно и ужасно явление - цунами, което представлява огромна вълна, възникнала по време на мощно подземно или подводно проявление на стихиите.
Благодарение на акустиката можете да получите информация, че наближава цунами. Много от тези явления са известни от дълго време. Но досега някои понятия от физикатаизискват внимателно проучване. Следователно, за изучаването на загадки, които все още не са решени, звуковите вълни идват на помощ.
Теория на тектониката
През 18-ти век се ражда "хипотезата за катастрофа". По това време понятията "елемент" и "редовност" не бяха свързани. Тогава те открили, че възрастта на океанското дъно е много по-млада от сушата и тази повърхност непрекъснато се актуализира.
Именно по това време, благодарение на нов поглед към земята, тази луда хипотеза прерасна в теорията за "Тектониката на литосферните плочи", която гласи, че земната мантия се движи, а небосклонът плава. Такъв процес е подобен на движението на вечния лед.
За да разберете описания процес, е важно да се отървете от стереотипите и привичните възгледи, да осъзнаете други видове битие.
По-нататъшен напредък в науката
Геоложкият живот на земята има свое собствено време и състояние на материята. Науката е успяла да пресъздаде подобието. Дъното на океана непрекъснато се движи, причинявайки разкъсвания и образувания на хребети, тъй като нова материя се издига от дълбините на земята към повърхността и постепенно се охлажда.
По това време на сушата се случват процеси, когато по повърхността на земната мантия плуват колосални плочи от литосферата - горната каменна обвивка на земята, която носи континентите и морското дъно.
Броят на такива плочи е около десет. Мантията е неспокойна, така че литосферните плочи започват да се движат. При лабораторни условия този процес има вид на грациозно изживяване.
В природата заплашва геоложка катастрофа- земетресение. Причината за движението на литосферните плочи са глобалните конвективни процеси, които протичат в дълбините на земята. Резултатът от кипянето ще бъде цунами.
Япония
Сред другите сеизмично опасни райони на земята, Япония заема специално място, тази верига от острови се нарича "огненият пояс".
Следвайки отблизо диханието на земния свод, човек може да предскаже предстоящата катастрофа. За изследване на осцилаторните процеси беше въведена свръхдълбока сондажна платформа в дебелината на земята. Той проникна на дълбочина от 12 км и позволи на учените да направят заключения за наличието на определени скали вътре в земята.
Скоростта на електромагнитната вълна се изучава в уроците по физика в 9 клас. Покажете опит с тежести, разположени на еднакво разстояние една от друга. Те са свързани с еднакви пружини с обичайната форма.
Ако преместите първата тежест надясно на определено разстояние, втората остава в същата позиция за известно време, но пружината вече започва да се свива.
Определение на термина "вълна"
Тъй като се е осъществил такъв процес, се е появила еластична сила, която ще изтласка втората тежест. Той ще получи ускорение, след известно време ще набере скорост, ще се движи в тази посока и ще компресира пружината между втората и третата тежест. На свой ред третият ще получи ускорение, ще започне да ускорява, премести и ще повлияе на четвъртата пружина. И така процесът ще се осъществи върху всички елементи на системата.
В този случай изместването на втория товар по протежениевремето ще настъпи по-късно от първото. Ефектът винаги изостава от причината.
Също така, изместването на втория товар ще доведе до изместване на третия. Този процес има тенденция да се разпространи надясно.
Ако първото тегло започне да се колебае според хармоничния закон, тогава този процес ще се разпространи до второто тегло, но със забавена реакция. Следователно, ако накарате първата тежест да вибрира, можете да получите трептене, което ще се разпространи в пространството с течение на времето. Това е определението за вълна.
Разновидности на вълните
Нека си представим вещество, което се състои от атоми, те са:
- има маса - като теглата, предложени в експеримента;
- свържете се помежду си, образувайки твърдо тяло чрез химически връзки (както е обсъдено в експеримента с пружина).
От това следва, че материята е система, наподобяваща модел от опит. Може да разпространява механична вълна. Този процес е свързан с появата на еластични сили. Такива вълни често се наричат "подскачащи".
Има два вида еластични вълни. За да ги определите, можете да вземете дълга пружина, да я фиксирате от едната страна и да я опънете надясно. Така че можете да видите, че посоката на разпространение на вълната е по протежение на пружината. Частиците на средата се движат в една и съща посока.
При такава вълна естеството на посоката на трептене на частиците съвпада с посоката на разпространение на вълната. Тази концепция се нарича "надлъжна вълна".
Ако опънете пружината и й дадете време да дойдедо състояние на покой и след това рязко сменете позицията във вертикална посока, ще се види, че вълната се разпространява по протежение на пружината и се отразява многократно.
Но посоката на трептене на частиците вече е вертикална, а разпространението на вълната е хоризонтално. Това е напречна вълна. Може да съществува само в твърди тела.
Скоростта на електромагнитната вълна от различен вид е различна. Това свойство се използва успешно от сеизмолозите за определяне на разстоянието до източниците на земетресение.
Когато вълната се разпространява, частиците осцилират по протежение или напречно, но това не е придружено от пренос на материя, а само от движение. Така е посочено в учебника "Физика" 9 клас.
Характеризиране на вълновото уравнение
Вълновото уравнение във физиката е вид линейно хиперболично диференциално уравнение. Използва се и за други области, обхванати от теоретичната физика. Това е едно от уравненията, които математическата физика използва за изчисления. По-специално са описани гравитационни вълни. Използва се за описание на процеси:
- в акустиката, като правило, линеен тип;
- в електродинамиката.
Вълнови процеси се показват в изчислението за многомерния случай на хомогенно вълново уравнение.
Разликата между вълна и люлка
Забележителните открития идват от мисленето за обикновено явление. Галилей прие биенето на сърцето си за еталон на времето. Така беше открито постоянството на процеса на трептения на махалото - едно от основните положения на механиката. Тоабсолютно само за математическо махало - идеална осцилаторна система, която се характеризира с:
- балансова позиция;
- сила, която връща тялото в равновесната му позиция, когато се отклони;
- преходи на енергия, когато възникнат флуктуации.
За да се изведе системата от баланс, е необходимо условието за възникване на трептения. В този случай се отчита определена енергия. Различните вибрационни системи изискват различни видове енергия.
Осцилацията е процес, който се характеризира с постоянно повтаряне на движения или състояния на системата в определени периоди от време. Ясна демонстрация на осцилаторния процес е примерът за люлеещо се махало.
В почти всички природни явления се наблюдават осцилаторни и вълнови процеси. Вълната има функцията да смущава или променя състоянието на средата, да се разпространява в пространството и да носи енергия, без да е необходимо да пренася материя. Това е отличително свойство на вълновите процеси, те се изучават във физиката от дълго време. Когато проучвате, можете да подчертаете дължината на вълната.
Звуковите вълни могат да съществуват във всички сфери, те не съществуват само във вакуум. Електромагнитните вълни имат специални свойства. Те могат да съществуват навсякъде, дори във вакуум.
Енергията на вълната зависи от нейната амплитуда. Кръговата вълна, разпространяваща се от източника, разпръсква енергия в пространството, така че нейната амплитуда бързо намалява.
Линейната вълна има интересни свойства. Следователно енергията му не се разсейва в пространствотоамплитудата на такива вълни намалява само поради силата на триене.
Посоката на разпространение на вълната се изобразява с лъчи - линии, които са перпендикулярни на фронта на вълната.
Ъгълът между падащия лъч и нормала е ъгълът на падане. Между нормалния и отразения лъч е ъгълът на отражение. Равенството на тези ъгли се запазва при всяка позиция на препятствието спрямо фронта на вълната.
Когато вълните, движещи се в противоположни посоки, се срещнат, може да се образува стояща вълна.
Резултати
Частици от средата между съседни възли на стояща вълна осцилират в една и съща фаза. Това са параметрите на вълновия процес, фиксирани във вълновите уравнения. Когато вълните се срещнат, може да се наблюдава както увеличаване, така и намаляване на техните амплитуди.
Познавайки основните характеристики на вълновия процес, е възможно да се определи амплитудата на получената вълна в дадена точка. Нека определим в каква фаза ще пристигне вълната от първия и втория източник в тази точка. Освен това фазите са противоположни.
Ако разликата в пътя е нечетен брой полувълни, амплитудата на получената вълна в тази точка ще бъде минимална. Ако разликата в пътя е равна на нула или на цял брой дължини на вълната, в точката на среща ще се наблюдава увеличение на амплитудата на получената вълна. Това е интерференционен модел, когато се добавят вълни от два източника.
Честотата на електромагнитните вълни е фиксирана в съвременните технологии. Приемащото устройство трябва да регистрира слаби електромагнитни вълни. Ако поставите рефлектор, повече вълнова енергия ще влезе в приемника. Рефлекторната система е монтирана така, че да създава максимумасигнал на приемащото устройство.
Характеристиките на вълновия процес са в основата на съвременните представи за природата на светлината и структурата на материята. Така, когато ги изучавате в учебник по физика за 9. клас, можете успешно да се научите как да решавате задачи от областта на механиката.
