Główna zawartość

Fizyka - program rozszerzony I

Kurs: Fizyka - program rozszerzony I > Rozdział 9

Lekcja 2: Długość, częstotliwość prędkość rozchodzenia się fali

Powtórzenie wiadomości o falach

Przypomnij sobie najważniejsze wiadomości i pojęcia związane z opisem fal podłużnych i poprzecznych: długość fali, grzbiet i dolina fali, amplituda, itd. Tłumaczenie na język polski: fundacja Edukacja dla Przyszłości dzięki wsparciu Fundacji Akamai.

Pojęcia kluczowe

Pojęcie (symbol)	Znaczenie
Długość fali ( $λ$ ‍)	Odległość między sąsiadującymi maksimami lub minimami fali.
Fala periodyczna	Fala, która się powtarza w przestrzeni i w czasie. Zwana także falą ciągłą.
Grzbiet	Najwyższy punkt w fali poprzecznej.
Dolina	Najniższy punkt w fali poprzecznej.
Rozrzedzenie	Punkt, w którym cząsteczki ośrodka są od siebie najbardziej oddalone dla fal podłużnych.
Skupienie	Punkt, w którym cząsteczki ośrodka są od siebie najmniej oddalone dla fal podłużnych.

Równania

Równanie	Symbole	Znaczenie
$λ = \frac{v}{f}$ ‍	$λ$ ‍ to długość fali, $v$ ‍ to prędkość fali, a $f$ ‍ to częstotliwość.	Długość fali to prędkość fali podzielona przez częstotliwość.

Jak zidentyfikować wielkości falowe

Fale poprzeczne

W falach poprzecznych cząsteczki ośrodka drgają prostopadle do kierunku, w jakim porusza się fala, tak, jak to przedstawiono na Rysunku 1 poniżej.

[Jaka jest różnica między grzbietem fali a amplitudą?]

Fale podłużne

Fale podłużne powstają kiedy cząsteczki ośrodka drgają tam i z powrotem w tym samym kierunku, w jakim porusza się fala. Falę można sobie zobrazować jako skupienia i rozrzedzenia poruszające się wzdłuż ośrodka. Długość fali to odległość między dwoma sąsiadującymi skupieniami.

Jak zrozumieć równanie prędkości fali

Prędkość

v

fali jest stała dla danego niezmiennego ośrodka, więc częstotliwość i długość fali są do siebie odwrotnie proporcjonalne. Równanie na prędkość fali nie jest czymś nowym, to po prostu inny sposób na zapisanie równania

v = \frac{Δ x}{t}

które można przekształcić i uzyskać

Δ x = v t

Długość fali

λ

to dystans jaki pokonuje grzbiet (lub dolina) fali w ciągu jednego okresu

T

. Okres możemy przedstawić też za pomocą częstotliwości

f

. Dokonajmy tych podstawień:

\begin{aligned} λ & = v T \\ λ & = \frac{v}{f} \end{aligned}

Jak fale przenoszą energię

Fale przenoszą energię za pomocą ośrodka. Każde przemieszczenie fali napotyka na opór, który jest bezpośrednio proporcjonalny do siły powrotu. Praca potrzebna do wytworzenia fali o dużej amplitudzie wymaga zarówno dużych sił i przemieszczeń, które prowadzą do zwiększenia energii fal.

Zatem, energia transportowana przez falę zwiększa się wraz z amplitudą fali.

Często spotykane błędy i nieporozumienia

Czasami ludzie zapominają, że jedynym sposobem zmiany prędkości fal jest zmiana właściwości ośrodka, w którym porusza się fala. Na przykład fale w strunie poruszają się szybciej, jeśli zwiększysz napięcie struny. Dźwięk porusza się szybciej, jeśli podniesiesz temperaturę powietrza. Zmiana częstotliwości lub amplitudy fal nie zmieni prędkości fali , ponieważ nie są to zmiany właściwości ośrodka.

Dowiedz się więcej

Jeśli chcesz poznać bardziej szczegółowe wyjaśnienia własności fal, obejrzyj film o właściwościach fal okresowych.

Aby sprawdzić i ugruntować swoją wiedzę, zajrzyj do tych ćwiczeń:

Chcesz dołączyć do dyskusji?

Zaloguj się

Sortuj według

Na razie brak głosów w dyskusji

Rozumiesz angielski? Kliknij tutaj, aby zobaczyć więcej dyskusji na angielskiej wersji strony Khan Academy.