Le onde ci circondano ovunque, poiché viviamo in un mondo di movimento e suono. Qual è la natura del processo ondulatorio, qual è l'essenza della teoria dei processi ondulatori? Diamo un'occhiata a questo con un esempio di esperimenti.
Il concetto di onde in fisica
Un concetto comune a molti processi è la presenza del suono. Per definizione, il suono è il risultato di rapidi movimenti oscillatori creati dall'aria o da altri mezzi percepiti dai nostri organi uditivi. Conoscendo questa definizione, possiamo procedere a considerare il concetto di "processo ondulatorio". Esistono numerosi esperimenti che consentono di considerare visivamente questo fenomeno.
I processi ondulatori studiati in fisica possono essere osservati sotto forma di onde radio, onde sonore, onde di compressione quando si utilizzano le corde vocali. Si sono diffusi nell'aria.
Per definire visivamente il concept, lancia un sasso in una pozzanghera e caratterizza la diffusione degli effetti. Questo è un esempio di onda gravitazionale. Si verifica a causa dell'aumento e della caduta del liquido.
Acustica
Un'intera sezione chiamata "Acustica" è dedicata allo studio delle proprietà del suono in fisica. Vediamo cosa caratterizza. Concentriamoci sulle cose eprocessi in cui tutto non è ancora chiaro, su problemi che aspettano ancora di essere risolti.
L'acustica, come altri rami della fisica, ha ancora molti misteri irrisolti. Devono ancora essere aperti. Consideriamo il processo ondulatorio in acustica.
Suono
Questo concetto è associato alla presenza di movimenti oscillatori, che sono prodotti dalle particelle del mezzo. Il suono è una serie di processi oscillatori associati alla comparsa delle onde. Nel processo di formazione nel mezzo di compressione e rarefazione, si verifica un processo ondulatorio.
Gli indicatori di lunghezza d'onda dipendono dalla natura del mezzo in cui hanno luogo i processi oscillatori. Quasi tutti i fenomeni che si verificano in natura sono associati alla presenza di vibrazioni sonore e onde sonore che si propagano nell'ambiente.
Esempi di determinazione del processo ondulatorio in natura
Questi movimenti possono informare sul fenomeno del processo ondulatorio. Le onde sonore ad alta frequenza possono viaggiare per migliaia di chilometri, come quando un vulcano erutta.
Quando si verifica un terremoto, si verificano forti vibrazioni acustiche e geoacustiche, che possono essere registrate da speciali ricevitori di suoni.
Durante un terremoto sottomarino, si verifica un fenomeno interessante e terribile: uno tsunami, che è un'enorme onda sorta durante una potente manifestazione sotterranea o subacquea degli elementi.
Grazie all'acustica, puoi ottenere informazioni sull'avvicinarsi di uno tsunami. Molti di questi fenomeni sono noti da molto tempo. Ma fino ad ora, alcuni concetti di fisicarichiedono uno studio attento. Pertanto, per lo studio di misteri non ancora risolti, sono le onde sonore a venire in soccorso.
Teoria della tettonica
Nel 18° secolo nacque "l'ipotesi della catastrofe". A quel tempo, i concetti di "elemento" e "regolarità" non erano collegati. Poi hanno scoperto che l'età del fondale oceanico è molto più giovane della terraferma e questa superficie viene costantemente aggiornata.
Fu in questo momento, grazie a un nuovo sguardo sulla terra, che l'ipotesi folle si trasformò nella teoria della "Tettonica delle placche litosferiche", che afferma che il mantello terrestre si muove e il firmamento fluttua. Tale processo è simile al movimento del ghiaccio eterno.
Per comprendere il processo descritto, è importante sbarazzarsi di stereotipi e visioni abituali, per realizzare altri tipi di essere.
Ulteriori progressi nella scienza
La vita geologica sulla terra ha il suo tempo e il suo stato della materia. La scienza è riuscita a ricreare la somiglianza. Il fondo dell'oceano è in continuo movimento, causando rotture e formazioni di creste mentre nuova materia sale dalle profondità della terra alla superficie e si raffredda gradualmente.
In questo momento, i processi si verificano sulla terra quando colossali placche della litosfera galleggiano sulla superficie del mantello terrestre, il guscio di pietra superiore della terra, che trasporta i continenti e il fondo del mare.
Il numero di questi piatti è di circa dieci. Il mantello è irrequieto, quindi le placche litosferiche iniziano a muoversi. In condizioni di laboratorio, questo processo ha l'aspetto di un'esperienza aggraziata.
In natura, minaccia un disastro geologico- terremoto. La ragione del movimento delle placche litosferiche sono i processi di convezione globale che si verificano nelle profondità della terra. Il risultato del ribollente sarà uno tsunami.
Giappone
Tra le altre aree sismicamente pericolose della terra, il Giappone occupa un posto speciale, questa catena di isole è chiamata "cintura di fuoco".
Seguendo da vicino il respiro del firmamento terrestre, si può prevedere l'imminente catastrofe. Per studiare i processi oscillatori, è stata introdotta nello spessore della terra una piattaforma di perforazione ultra profonda. È penetrato a una profondità di 12 km e ha permesso agli scienziati di trarre conclusioni sulla presenza di alcune rocce all'interno della terra.
La velocità di un'onda elettromagnetica viene studiata durante le lezioni di fisica nel grado 9. Mostra esperienza con pesi posizionati a uguale distanza l'uno dall' altro. Sono collegati da molle identiche della forma usuale.
Se sposti il primo peso verso destra di una certa distanza, il secondo rimane nella stessa posizione per un po', ma la molla inizia già a comprimersi.
Definizione del termine "onda"
Da quando è avvenuto un tale processo, è sorta una forza elastica che spingerà il secondo peso. Otterrà accelerazione, dopo un po' prenderà velocità, si muoverà in questa direzione e comprimerà la molla tra il secondo e il terzo peso. A sua volta, il terzo riceverà accelerazione, inizierà ad accelerare, cambierà marcia e influenzerà la quarta molla. E così il processo avrà luogo su tutti gli elementi del sistema.
In questo caso, lo spostamento del secondo carico lungoil tempo sarà successivo al primo. L'effetto è sempre in ritardo rispetto alla causa.
Inoltre, lo spostamento del secondo carico comporterà lo spostamento del terzo. Questo processo tende a diffondersi a destra.
Se il primo peso inizia a fluttuare secondo la legge armonica, allora questo processo si estenderà al secondo peso, ma con una reazione ritardata. Pertanto, se fai vibrare il primo peso, puoi ottenere un'oscillazione che si diffonderà nello spazio nel tempo. Questa è la definizione di onda.
Varietà delle onde
Immaginiamo una sostanza composta da atomi, sono:
- avere massa - come i pesi proposti nell'esperimento;
- connettersi tra loro, formando un corpo solido attraverso legami chimici (come discusso nell'esperimento con una molla).
Ne consegue che la materia è un sistema che assomiglia a un modello basato sull'esperienza. Può propagare un'onda meccanica. Questo processo è associato all'emergere di forze elastiche. Tali onde sono spesso indicate come "rimbalzanti".
Ci sono due tipi di onde elastiche. Per determinarli, puoi prendere una lunga molla, fissarla su un lato e allungarla a destra. Quindi puoi vedere che la direzione di propagazione dell'onda è lungo la primavera. Le particelle del mezzo si muovono nella stessa direzione.
In una tale onda, la natura della direzione di oscillazione della particella coincide con la direzione di propagazione dell'onda. Questo concetto è chiamato "onda longitudinale".
Se allunghi la primavera e le dai il tempo di venirein uno stato di riposo, e poi cambiare bruscamente la posizione in direzione verticale, si vedrà che l'onda si propaga lungo la sorgente e si riflette molte volte.
Ma la direzione di oscillazione della particella ora è verticale e la propagazione dell'onda è orizzontale. Questa è un'onda trasversale. Può esistere solo nei solidi.
La velocità dell'onda elettromagnetica di diverso tipo è diversa. Questa proprietà viene utilizzata con successo dai sismologi per determinare la distanza dalle sorgenti dei terremoti.
Quando un'onda si propaga, le particelle oscillano lungo o trasversalmente, ma questo non è accompagnato dal trasferimento di materia, ma solo dal movimento. Quindi è indicato nel libro di testo "Fisica" Grado 9.
Caratterizzazione dell'equazione d'onda
L'equazione d'onda nelle scienze fisiche è una specie di equazione differenziale iperbolica lineare. Viene utilizzato anche per altre aree coperte dalla fisica teorica. Questa è una delle equazioni che la fisica matematica usa per i calcoli. In particolare vengono descritte le onde gravitazionali. Usato per descrivere i processi:
- in acustica, di regola, di tipo lineare;
- in elettrodinamica.
I processi d'onda vengono visualizzati nel calcolo per il caso multidimensionale di un'equazione d'onda omogenea.
La differenza tra un'onda e uno swing
Scoprire notevoli vengono dal pensare a un fenomeno ordinario. Galileo ha preso il battito del suo cuore come standard del tempo. Così è stata scoperta la costanza del processo delle oscillazioni del pendolo, una delle principali disposizioni della meccanica. Essoassolutamente solo per un pendolo matematico - un sistema oscillatorio ideale, caratterizzato da:
- posizione di equilibrio;
- forza che riporta il corpo nella sua posizione di equilibrio quando devia;
- transizioni di energia quando si verifica una fluttuazione.
Per sbilanciare il sistema è necessaria la condizione per il verificarsi delle oscillazioni. In questo caso viene riportata una certa energia. Diversi sistemi vibratori richiedono diversi tipi di energia.
L'oscillazione è un processo caratterizzato da una ripetizione costante di movimenti o stati del sistema in determinati periodi di tempo. Una chiara dimostrazione del processo oscillatorio è l'esempio di un pendolo oscillante.
I processi oscillatori e ondulatori si osservano in quasi tutti i fenomeni naturali. L'onda ha la funzione di perturbare o modificare lo stato del mezzo, di propagarsi nello spazio e di trasportare energia senza la necessità di trasferire materia. Questa è una proprietà distintiva dei processi ondulatori; sono stati studiati in fisica per molto tempo. Durante la ricerca, puoi evidenziare la lunghezza d'onda.
Le onde sonore possono esistere in tutte le sfere, non esistono solo nel vuoto. Le onde elettromagnetiche hanno proprietà speciali. Possono esistere ovunque, anche nel vuoto.
L'energia di un'onda dipende dalla sua ampiezza. L'onda circolare, propagandosi dalla sorgente, disperde energia nello spazio, quindi la sua ampiezza diminuisce rapidamente.
Un'onda lineare ha proprietà interessanti. La sua energia non viene quindi dissipata nello spaziol'ampiezza di tali onde diminuisce solo a causa della forza di attrito.
La direzione di propagazione dell'onda è rappresentata da raggi, linee perpendicolari al fronte d'onda.
L'angolo tra il raggio incidente e la normale è l'angolo di incidenza. Tra il raggio normale e quello riflesso c'è l'angolo di riflessione. L'uguaglianza di questi angoli è preservata in qualsiasi posizione dell'ostacolo rispetto al fronte d'onda.
Quando le onde che si muovono in direzioni opposte si incontrano, si può formare un'onda stazionaria.
Risultati
Le particelle del mezzo tra i nodi adiacenti di un'onda stazionaria oscillano nella stessa fase. Questi sono i parametri del processo ondulatorio fissati nelle equazioni d'onda. Quando le onde si incontrano, si possono osservare sia aumenti che diminuzioni delle loro ampiezze.
Conoscendo le principali caratteristiche del processo ondulatorio, è possibile determinare l'ampiezza dell'onda risultante in un dato punto. Determiniamo in quale fase arriverà a questo punto l'onda della prima e della seconda sorgente. Inoltre, le fasi sono opposte.
Se la differenza di percorso è un numero dispari di semionde, l'ampiezza dell'onda risultante a questo punto sarà minima. Se la differenza di percorso è uguale a zero oa un numero intero di lunghezze d'onda, si osserverà un aumento dell'ampiezza dell'onda risultante nel punto di incontro. Questo è uno schema di interferenza quando vengono aggiunte le onde provenienti da due sorgenti.
La frequenza delle onde elettromagnetiche è fissata nella tecnologia moderna. Il dispositivo ricevente deve registrare onde elettromagnetiche deboli. Se metti un riflettore, più energia dell'onda entrerà nel ricevitore. Il sistema di riflettori è installato in modo da creare il massimosegnale sul dispositivo ricevente.
Le caratteristiche del processo ondulatorio sono alla base delle idee moderne sulla natura della luce e sulla struttura della materia. Pertanto, quando li studi in un libro di testo di fisica della 9a elementare, puoi imparare con successo come risolvere i problemi dal campo della meccanica.
