Cześć ósmoklasisto! Czeka Cię sprawdzian z fizyki o drganiach i falach sprężystych? Bez obaw! Przygotowałem dla Ciebie ten przewodnik.
Drgania – Wprowadzenie
Drgania to ruch, który powtarza się w czasie.
Wyobraź sobie huśtawkę. To przykład ruchu drgającego!
Podstawowe Pojęcia
Okres drgań (T) to czas, w którym ciało wykonuje jedno pełne drganie. Mierzymy go w sekundach (s).
Częstotliwość drgań (f) to liczba drgań w ciągu jednej sekundy. Mierzymy ją w hercach (Hz). 1 Hz to jedno drganie na sekundę.
Okres i częstotliwość są ze sobą powiązane: f = 1/T oraz T = 1/f. Pamiętaj o tym!
Amplituda (A) to największe wychylenie ciała z położenia równowagi. Mierzymy ją w metrach (m) lub centymetrach (cm).
Położenie równowagi to punkt, w którym ciało drgające znajduje się, gdy nie działa na nie żadna siła zewnętrzna.
Rodzaje Drgań
Drgania swobodne to drgania, które zachodzą pod wpływem jednorazowego impulsu. Przykład: uderzenie w dzwon.
Drgania tłumione to drgania, których amplituda maleje z czasem. Przykład: huśtawka, która sama się zatrzymuje.
Drgania wymuszone to drgania, które zachodzą pod wpływem siły zewnętrznej działającej w sposób ciągły. Przykład: kołysanie huśtawki przez kogoś.
Rezonans to zjawisko, gdy częstotliwość drgań wymuszających jest bliska częstotliwości drgań własnych ciała. Amplituda drgań gwałtownie rośnie.
Rezonans może być groźny! Może doprowadzić do zniszczenia konstrukcji.
Fale Sprężyste – Teoria
Fale sprężyste to zaburzenia rozchodzące się w ośrodku sprężystym. Ośrodek sprężysty to taki, w którym cząsteczki są ze sobą powiązane i mogą przekazywać energię drgań.
Przykłady ośrodków sprężystych: powietrze, woda, stal.
Fale przenoszą energię, ale nie przenoszą materii!
Rodzaje Fal
Fale poprzeczne to fale, w których kierunek drgań cząsteczek ośrodka jest prostopadły do kierunku rozchodzenia się fali. Przykład: fala na sznurze.
Fale podłużne to fale, w których kierunek drgań cząsteczek ośrodka jest równoległy do kierunku rozchodzenia się fali. Przykład: dźwięk w powietrzu.
Charakterystyka Fal
Długość fali (λ) to odległość między dwoma sąsiednimi punktami fali, które znajdują się w tej samej fazie drgań. Mierzymy ją w metrach (m).
Amplituda fali (A) to maksymalne wychylenie cząsteczek ośrodka z położenia równowagi. Mierzymy ją w jednostkach zależnych od rodzaju fali (np. paskalach dla fali dźwiękowej).
Częstotliwość fali (f) to liczba drgań w ciągu jednej sekundy. Mierzymy ją w hercach (Hz).
Prędkość fali (v) to odległość, jaką fala przebywa w ciągu jednej sekundy. Mierzymy ją w metrach na sekundę (m/s).
Prędkość fali, długość fali i częstotliwość są ze sobą powiązane: v = λ * f.
Dźwięk
Dźwięk to fala sprężysta podłużna rozchodząca się w ośrodku. Zazwyczaj mówimy o dźwięku w powietrzu, ale może on rozchodzić się także w innych ośrodkach, np. w wodzie czy metalu.
Wysokość Dźwięku
Wysokość dźwięku zależy od częstotliwości fali dźwiękowej. Im wyższa częstotliwość, tym wyższy dźwięk.
Dźwięki o niskiej częstotliwości są niskie (basowe), a dźwięki o wysokiej częstotliwości są wysokie (sopranowe).
Głośność Dźwięku
Głośność dźwięku zależy od amplitudy fali dźwiękowej. Im większa amplituda, tym głośniejszy dźwięk.
Głośność dźwięku mierzymy w decybelach (dB).
Zbyt głośne dźwięki mogą uszkodzić słuch!
Prędkość Dźwięku
Prędkość dźwięku zależy od ośrodka, w którym się rozchodzi. W powietrzu wynosi około 340 m/s, w wodzie jest znacznie większa (około 1500 m/s), a w stali jeszcze większa.
Prędkość dźwięku rośnie wraz ze wzrostem temperatury.
Zjawiska Falowe
Odbicie fali to zmiana kierunku rozchodzenia się fali przy przejściu przez granicę dwóch ośrodków. Przykład: echo.
Załamanie fali to zmiana kierunku rozchodzenia się fali przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego, w którym fala porusza się z inną prędkością. Przykład: zniekształcenie obrazu przedmiotu zanurzonego w wodzie.
Dyfrakcja fali to ugięcie fali na przeszkodzie lub na krawędzi otworu. Przykład: słyszenie dźwięku zza rogu budynku.
Interferencja fali to nakładanie się fal. Mogą one wzmacniać się (interferencja konstruktywna) lub osłabiać się (interferencja destruktywna).
Podsumowanie
Pamiętaj o definicjach i wzorach dotyczących drgań: okres, częstotliwość, amplituda. Zrozum różnicę między drganiami swobodnymi, tłumionymi i wymuszonymi.
Naucz się rozróżniać fale poprzeczne i podłużne. Zapamiętaj, czym jest długość fali, amplituda fali, częstotliwość fali i prędkość fali.
Zwróć uwagę na charakterystykę dźwięku: wysokość, głośność i prędkość. Nie zapomnij o zjawiskach falowych: odbiciu, załamaniu, dyfrakcji i interferencji.
Powodzenia na sprawdzianie! Jesteś dobrze przygotowany/przygotowana! Wierzę w Ciebie!
