גלים רוחביים ואורכיים
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| transverse/trænsˈvɜːs/ | רוחבי |
| longitudinal/ˌlɒŋɡɪˈtjuːdɪnl/ | אורכי |
| perpendicular/ˌpɜːpənˈdɪkjʊlə/ | אנכי |
| electromagnetic waves/ɪˌlektrəʊməɡˈnetɪk weɪvz/ | גלים אלקטרומגנטיים |
| compressions/kəmˈpreʃnz/ | דחוסות |
| rarefactions/ˌreərɪˈfækʃnz/ | התפשטות |
| energy transfer/ˈenədʒi ˈtrænsfɜː/ | העברת אנרגיה |
| propagation/ˌprɒpəˈɡeɪʃn/ | פיזור |
שתי דרכים ליצירת גל
- לנער חבל למעלה ולמטה – הנדנוד עובר לאורכו.
- לדחוף ולמשוך את קצה הסלינקי בקו הישר – צפיפות עוברת לאורכו במקום זאת.
- שניהם מובילים אנרגיה, אך החלקיקים נעים בכיוונים שונים.
גלים רוחביים
- החלקיקים רועדים אנכית לכיוון שבו האנרגיה נעה.
- דוגמאות: גל על חבל, כל הגלים האלקטרומגנטיים, גלי מים.
גל רוחבי על חבל
גלי רוחביים
y = a sin(bx + c)
שנו את המשרעת והאורך של הגל.
בגל רוחבי, החלקיקים מתנדדים:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
רוחבי = תנודה בזווית ישרה לכיוון זרימת האנרגיה (גל בחבל, אור, גלי מים).
גלים אורכיים
- החלקיקים רועדים במקביל לכיוון ההתפשטות.
- מורכבים מצפיפויות (סמוכים זה לזה) ודילולים (מרוחקים זה מזה). הקול הוא גל אורי.
גל אורי על ספרינג
קול הנע באוויר הוא גל אורי.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
כן — חלקיקי האוויר רועדים ימינה ושמאלה לאורך כיוון ההתפשטות, מה שיוצר דחוסים ומדוללים.
סמן/י את כל הגלי שהם רוחביים.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
אור, גלי מים וגל במיתר הם רוחביים. קול וגל בספרינג שנדחף בקצהו הם אורכיים.
גל אורכי מורכב מדחוסים ו____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
דחוסים הם האזורים בהם החלקיקים צפופים; מדוללים הם האזורים בהם הם מתפזרים.
אמרו זאת כפי שהבוחן רוצה לשמוע
- הנקודה ניתנת עבור שני כיוונים במשפט אחד: הכיוון שבו החלקיקים רועדים, וכיוון העברת האנרגיה (כיוון ההתפשטות).
- רוחבי: "הרעידות הן אנכיות לכיוון העברת האנרגיה."
- אורי: "הרעידות הן מקבילות לכיוון העברת האנרגיה."
- המשפט "החלקיקים זזים למעלה ולמטה" אינו מייצר נקודות לבדו – למעלה ולמטה ביחס למה?
התאם כל מונח להגדרה שמסמן בוחן התשובה הנכונה.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
כל אחד מהם מסומן נגד ניסוח קבוע. "העברת אנרגיה", ולא "תנועת הגל", הוא הביטוי בשתי ההגדרות של סוגי הגלים.
קריאת גרף של גל אורי
- בגרף מתוארת התמקדות לאורך כיוון ההתפשטות: ערך חיובי פירושו שהחלקיק נע קדימה, וערך שלילי פירושו אחורה.
- שני חלקיקים המרוחקים בדיוק מרחק גל אחד זה מזה ישנם את אותה התמקדות ונעים באותו אופן.
- צפיפות נמצאת במקום שבו החלקיק שמאחור נע קדימה והחלקיק שמלפנים נע אחורה – הגרף חוצה את אפס בכיוון ירידה.
- באיזה כיוון נע כעת חלקיק מסוים? הסתכל בגרף מעט מאחוריו (הצד ממנו הגל מגיע): התמקדות שם היא אל כיוון שאליו הוא נע.
גל אורכי מתפשט לימין. בגרף הסטייה–מרחק שלו, החלקיק P נמצא בערך סטייה אפס על חלק מהעקומה שעולה מימין לשמאל. איפה P נמצא עכשיו?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
סתכל רק מאחורי P (משמאלו): הסטייה שם שלילית, לכן P הולך לערך סטייה שלילי — נע אחורה. חלקיק בערך סטייה אפס לעולם אינו נייח; הוא במהירות המקסימלית.
שני גרפים
- הזחה–מרחק (תצלום של הגל כולו) → קוראים את אורך הגל.
- הזחה–זמן (נקודה אחת לאורך זמן) → קוראים את התקופה.
- לשני הסוגים הגרפים נראים כמו עקומות סינוס, בין אם מדובר בגל ארוכי או רוחבי.
גרף הזחה-זמן המראה את משרעת הגל ואת התקופה
התאם/י את כל הגרפים למה שקוראים מהם.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
צילום מול המרחק מראה את אורך הגל; נקודה אחת שנצפת לאורך זמן מראה את התקופה.
מה ניתן לקרוא מגרף תזוזה–מרחק? סמן את כולם החלופות המתאימות.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
התקופה נקבעת מגרף תזוזה–זמן. קריאה של אורך גל מגרף הזמן היא אחת הטעויות הנפוצות ביותר בנושא זה.
האמפליטודה של גל הוכפלה. באיזה גורם עולה העוצמה שלו?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
העוצמה פרופורציונלית לריבוע האמפליטודה, ולכן הכפלת האמפליטודה מארבע את העוצמה. עוצמה היא גם הספק ליחידת שטח מאונך לכיוון ההתפשטות.
דוגמה פותרת: גל קולי בגרף
גרף הזחה–מרחק של גל קולי (נע ימינה) מראה חלקיקים X ו-Y $1.5$ אורכי גל זה מזה, המרוחקים ב$0.24\ \text{m}$. התדר הוא $2.0\ \text{kHz}$. החלקיק Z נמצא בהזחה אפס על חלק מהגרף שיופל משמאל לימין.
- אורך גל: $1.5\lambda = 0.24$, ולכן $\lambda = 0.16\ \text{m}$.
- מהירות: $v = f\lambda = 2000 \times 0.16 = 320\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- Z כרגע: מיד מאחורי Z (משמאלו) ההזחה חיובית, לכן Z נע קדימה, בכיוון ההתפשטות.
- Z בעוד רבע מתקופה: כל הדפוס השתנה והתקדם ב$\dfrac{\lambda}{4}$, ולכן Z לוקח את ההזחה שהייתה $\dfrac{\lambda}{4}$ מאחוריו — שיא, $+A$. שרטטו את הגרף החדש כשהישן הוזז ימינה ב$\dfrac{\lambda}{4}$.
- בדיקה: חלקיק בהזחה אפס עובר דרך מצב השיווי משקל שלו, שם הוא נע במהירות המקסימלית — ולכן סביר שהוא מגיע להזחה מקסימלית בעוד רבע מתקופה.
בגרף תזוזה–מרחק, שני חלקיקים המרוחקים זה מזה בדיוק בשני אורכי גל מופרדים ב$0.68\ \text{m}$. לגל יש תדר $1.0\ \text{kHz}$. מהי מהירותו, במטר לשנייה?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$2\lambda = 0.68$, ולכן $\lambda = 0.34\ \text{m}$ ו$v = f\lambda = 1000 \times 0.34 = 340\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$ — מהירות הקול באוויר.
גרף ההזחה של גל ארוכי נראה בדיוק כמו גל רוחבי, אך החלקיקים אינם נעים למעלה ולמטה. הציר האנכי מייצג הזחה לאורך קו ההתפשטות. אמרו "קדימה ואחורה", ותזכרו שהגל נע בעוד החלקיקים רק מתנדדים סביב מיקומים קבועים.
הבנתך מושלמת
- רוחבי: תנודה מאונכת להעברת האנרגיה (חבל, אור, גלים),
- ארוכי: תנודה מקבילה להעברת האנרגיה — דחיסות ודילולים (קול)
- בגרף של גל ארוכי, חיובי = קדימה; יש לבדוק מיד מאחורי חלקיק כדי לראות היכן הוא הולך
- הזחה–מרחק מראה $\lambda$; הזחה–זמן מראה $T$