Ένα μηχανικό κύμα είναι διαταραχή που ταξιδεύει μέσα σε ελαστικό μέσο μεταφέροντας ενέργεια και ορμή αλλά όχι ύλη. Η ενότητα ορίζει τα εγκάρσια και τα διαμήκη κύματα, τα μεγέθη υ, T, f, λ, τη θεμελιώδη εξίσωση υ = λf και την εξίσωση του αρμονικού κύματος.
Γ΄ Λυκείου · Φυσική · 30 λεπτά
Το μάθημα είναι στο σχολικό βιβλίο. Δεν το αντιγράφουμε εδώ. Άνοιξε το επίσημο
κεφάλαιο και γύρνα για την εξάσκηση.
Η σύνοψη, οι όροι και οι ασκήσεις γράφτηκαν με τη βοήθεια τεχνητής νοημοσύνης από το
σχολικό βιβλίο και μπορεί να έχουν λάθη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο: ό,τι σου φαίνεται περίεργο,
έλεγξέ το εκεί. Βρήκες λάθος; Γράψε μας στο aporia@signmak.com.
Σχεδιάγραμμα
Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.
Τι έγινε
Μια διαταραχή σε υλικό που ισορροπεί μετατοπίζει τα μόρια· οι δυνάμεις ανάμεσα σε γειτονικά μόρια περνούν τη διαταραχή από περιοχή σε περιοχή. Η διάδοση αυτή λέγεται κύμα.
Χρειάζονται πηγή της διαταραχής και ελαστικό μέσο. Τα κύματα σε ελαστικό μέσο λέγονται μηχανικά (κύματα θάλασσας, δονήσεις στερεών, ήχος). Μεταφέρουν ενέργεια και ορμή, όχι ύλη.
Ταχύτητα διάδοσης υ = x/t· εξαρτάται μόνο από το μέσο. Πρέπει να ξεχωρίζει από την ταχύτητα ταλάντωσης των σημείων του μέσου, που δεν είναι σταθερή.
Εγκάρσια: ταλάντωση κάθετη στη διάδοση, μόνο σε στερεά (π.χ. χορδή· τα κύματα επιφάνειας υγρών περίπου εγκάρσια). Διαμήκη: ταλάντωση παράλληλη στη διάδοση, σε στερεά, υγρά και αέρια.
Αν η πηγή κάνει απλή αρμονική ταλάντωση, το κύμα είναι αρμονικό (ημιτονοειδές). Κάθε περίπλοκη κυματική διαταραχή μπορεί να θεωρηθεί άθροισμα αρμονικών κυμάτων.
Περίοδος T: χρόνος μιας ταλάντωσης ενός σημείου, και χρόνος στον οποίο επαναλαμβάνεται η κυματική εικόνα. Συχνότητα f: κορυφές ή πυκνώματα που περνούν από ένα σημείο ανά μονάδα χρόνου. Μήκος κύματος λ: η απόσταση που διανύει το κύμα σε μία περίοδο, ίση με την απόσταση δύο διαδοχικών κορυφών.
Από υ = λ/T και T = 1/f προκύπτει η θεμελιώδης εξίσωση της κυματικής υ = λf.
Αν η πηγή ταλαντώνεται με y = A·ημωt, το σημείο σε απόσταση x ξεκινά με καθυστέρηση x/υ, άρα y = A·ημ2π(t/T − x/λ) (με + για διάδοση αντίθετη). Η γωνία 2π(t/T − x/λ) είναι η φάση. Για σταθερό t παίρνουμε το στιγμιότυπο του κύματος, για σταθερό x την ταλάντωση ενός σημείου.
Όχι. Κάθε μόριο του μέσου απλώς ταλαντώνεται εκεί που βρίσκεται. Το κύμα μεταφέρει από σημείο σε σημείο ενέργεια και ορμή, όχι ύλη.
Ποια η διαφορά εγκάρσιου και διαμήκους κύματος;
Στο εγκάρσιο τα σημεία του μέσου ταλαντώνονται κάθετα στη διεύθυνση διάδοσης (π.χ. σε χορδή) και διαδίδεται στα στερεά. Στο διάμηκες ταλαντώνονται παράλληλα με τη διάδοση (π.χ. κατά μήκος ελατηρίου) και διαδίδεται σε στερεά, υγρά και αέρια.
Από τι εξαρτάται η ταχύτητα ενός κύματος;
Μόνο από τις ιδιότητες του μέσου, όχι από την ένταση της διαταραχής. Ο ήχος στον αέρα στους 20 °C τρέχει με 344 m/s, δυνατός ή σιγανός. Η ταχύτητα του κύματος είναι σταθερή, ενώ η ταχύτητα των σημείων του μέσου αλλάζει.
Ανοίγει το μενού κοινοποίησης του κινητού σου. Αν δεν υπάρχει, αντιγράφεται ο σύνδεσμος.
Νέα από το aporia.gr Νέες ενότητες και ό,τι βρίσκουμε στα θέματα των Πανελληνίων, στη σελίδα μας στο Facebook.