FIZYKA – KLASA VIII
Proszę o wydrukowanie i wklejenie lub przepisanie do zeszytu.
07.04.2020r.
Lekcja Temat: Fale mechaniczne.
Na zajęciach dowiecie się czym jest fala, jakie ma właściwości i jakie wielkości ją opisują.
Opiszmy sobie jak powstaje fala mechaniczna. Każdy z Was na pewno widział fale na powierzchni wody. Słyszeliście też na pewno o falach radiowych czy akustycznych. Aby dowiedzieć się czym jest fala mechaniczna, przeanalizujmy sobie poniższe doświadczenie:
W pierwszej części doświadczenia można zaobserwować pojedyncze odkształcenie, które przemieszcza się wzdłuż sznura. Jest to tzw. impuls falowy, czyli krótkotrwała fala. Rytmicznie potrząsając sznurem, wytwarzamy ciąg impulsów falowych – falę, która powstaje dopóki poruszamy ręką. Każde zaburzenie, czyli każdy impuls falowy w tej fali odpowiada jednemu potrząśnięciu sznurem.
W dalszej części doświadczenia można zauważyć, że gdy odkształcenie przesuwa się wzdłuż sznura, wstążka drga w górę i w dół wokół położenia równowagi – nie przemieszcza się wzdłuż sznura.
Aby zauważyć jak podobne zaburzenie przemieszcza się na powierzchni wody, przeanalizujmy kolejne doświadczenie:
Uderzanie w powierzchnię wody powoduje drgania – powierzchnia wody rytmicznie unosi się i opada. W doświadczeniu można zaobserwować rozchodzące się zaburzenia, czyli odkształcenia powierzchni wody w postaci okręgów, tworząc kolejne grzbiety i doliny.
Przemieszczanie się fali nie powoduje poziomego ruchu korka, oznacza to, że:
Cząsteczki wody nie przemieszczają się razem z falę, czyli FALE NIE PRZENOSZĄ MATERII.
Zarówno sznur jak i woda w dwóch dzisiejszych doświadczeniach są dla rozchodzących się fal ośrodkiem. W wyniku drgania jakiegoś ciała (np. ręki) w ruch drgający wprawiane są cząsteczki ośrodka (wody, sznura), te przekazują energię drgań kolejnym cząsteczkom i w ośrodku przemieszcza się zaburzenie zwane fala mechaniczną. Zauważmy, że rytmiczne potrząsanie ręką to ruch drgający wykonywany z określoną częstotliwością.
ŹRÓDŁEM FALI jest drgające ciało.
FALA MECHANICZNA jest to rozchodzące się w ośrodku zaburzenie (odkształcenie).
Fala może rozchodzić się na duże odległości, choć cząsteczki ośrodka nie przemieszczają się wraz z nią, a jedynie wykonują drgania.
Ciała sprężyste, w których mogą się rozchodzić fale, nazywamy ośrodkami sprężystymi. W przypadku powierzchni cieczy, ta „sprężystość” polega na tym, że po odkształceniu powierzchnia cieczy wraca do pierwotnego płaskiego kształtu.
Jeżeli do drgań zostanie pobudzona pierwsza cząsteczka (kolor czerwony na poniższym rysunku), to spowoduje ona drganie drugiej cząsteczki, ta – następnej itd. Po pewnym czasie drgać będzie cały zespół cząsteczek. Ich położenie wyznacza krzywa, która jest graficznym obrazem fali:
Polecam na koniec obejrzenie ciekawego filmiku, przedstawiającego fale mechaniczne. Proszę na razie oglądać do 7:00 minuty, ponieważ później będą obliczane częstotliwości i prędkości fal, czym zajmiemy się na następnych zajęciach:
https://www.youtube.com/watch?v=4LKzKRGlQgU
