Волны
Введено| English | Значение |
|---|---|
| wave/weɪv/ | волна |
| wavelength/ˈweɪvleŋθ/ | длина волны |
| frequency/ˈfriːkwənsi/ | частота |
| speed/spiːd/ | скорость волны |
| transverse waves/trænsˈvɜːs weɪvz/ | поперечные волны |
| longitudinal waves/ˌlɒŋɡɪˈtjuːdɪnl weɪvz/ | продольные волны |
| electromagnetic spectrum/ɪˌlektrəʊməɡˈnetɪk ˈspektrəm/ | электромагнитный спектр |
Одна точка нити смещается, пока паттерн движется
- В представленной модели волн на струне отмеченная точка колеблется вверх и вниз, в то время как возмущение распространяется горизонтально. Волна переносит энергию; отмеченная точка не перемещается постоянно вместе с каждым гребнем.
- Направления колебания и распространения — это разная информация. Их перпендикулярность делает этот случай поперечным; стрелка на странице одна лишь не определяет тип волны.
В предоставленной модели волн на струне, что движется вдоль струны, пока отмеченная точка колеблется?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Различите движение точки среды и распространение возмущения в указанной модели. Не превращайте это в утверждение, что реальные поверхности воды никогда не могут также иметь течения или дрейф.
Определите длину волны, частоту и амплитуду
- Длина волны — это расстояние между последовательными точками одной фазы, такими как соседние гребни. Частота считает полные колебания в секунду.
- Амплитуда — это максимальное смещение от положения равновесия. Высота гребня до впадины составляет удвоенную амплитуду; ни одно из этих измерений не является расстоянием между гребнями.
Высота от гребня до впадины — это та же величина, что и расстояние между последовательными гребнями.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Ложь: первое равно удвоенной амплитуде; расстояние между гребнями — это длина волны.
Вычисление скорости по совместимым величинам
- Скорость волны следует формуле $v=f\lambda$. Предоставленные данные $f=5.0\ \text{Hz}$ и $\lambda=0.40\ \text{m}$ позволяют найти $v=5.0\times0.40=2.0\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- Герц означает полные колебания в секунду. Используйте длину волны в метрах для этой единицы скорости; преобразование 40 см в 0.40 м перед умножением избегает ошибки в коэффициенте 100.
Волна имеет частоту 250 Гц и длину волны 1,4 м. Какова ее скорость в м/с?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Используйте v = fλ. Предоставленные значения дают v = 250 × 1,4 = 350 м/с. Это само по себе не идентифицирует волну как звук или её среду.
Вычисление периода и интерпретация результата
- Период — это время одного полного колебания: $T=1/f=1/5.0=0.20\ \text{s}$. Это не время, за которое отмеченная точка проходит одну длину волны вдоль струны.
- При амплитуде 0.030 м высота от гребня до впадины составляет $H=2A=2\times0.030=0.060\ \text{m}$. Это отличается от длины волны 0.40 м; изменение амплитуды само по себе не определяет новую частоту.
В отдельном вопросе приводятся частота 250 Гц и длина волны 1.4 м. Их расчет равен $v=f\lambda=250\times1.4=350\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$. Эти две величины не позволяют идентифицировать волну как звук и не указывают ее среду распространения.
Представленная волна имеет частоту 5.0 Гц. Каков ее период в секундах?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
T = 1/f = 1/5.0 = 0.20 s.
Амплитуда составляет 0.030 м. Какова предсказываемая высота от гребня до впадины в метрах?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
H = 2A = 2 × 0.030 = 0.060 m.
Сравнение типов с использованием обоих направлений
- Поперечные волны колеблются перпендикулярно направлению распространения; продольные волны колеблются параллельно, как в волне сжатия вдоль пружины или звуке в воздухе.
- Электромагнитный спектр простирается от радиоволн до гамма-излучения. Электромагнитным волнам не нужна материальная среда, и они имеют одинаковую скорость в вакууме; это не дает механическим волнам ту же скорость.
Сопоставьте каждый тип волны с примером.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Поперечная колеблется поперек направления движения; продольная колеблется вдоль него.
Радиоволны и рентгеновские лучи распространяются с одной скоростью в вакууме.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Электромагнитные волны разделяют скорость в вакууме, имея при этом разные частоты и длины волн. Утверждение относится к вакууму, а не к каждому материальному среде или механической волне.
Проверка уравнения и stated условий
- Запишите требуемое уравнение в символах, переведите единицы измерения, выполните вычисления, затем укажите, что измеряет полученный результат. Значение 350000 вместо 350 для отдельного вопроса указывает на необходимость проверки вычислений или перевода единиц.
- Различайте направление колебаний, распространение, амплитуду, длину волны, период и скорость. Указывайте среду и условия перед сравнением скоростей; реальная вода также может иметь течения или дрейф сверх идеальной модели волны.
Используйте $v=f\lambda$, $T=1/f$ и $H=2A$ для разных вопросов. Не заменяйте результат механической волны скоростью электромагнитной волны в вакууме.
Вы рассчитали волну с параметрами 250 Гц и 1.4 м как движущуюся со скоростью 350000 м/с. Какую операцию проверки или единицы измерения следует проверить?
Difficulty 3/5 · 200 coins + a small bonus on first completion today
Пример: «Я бы проверил перевод длины волны и умножение, потому что 250 Гц умножить на 1,4 м дает 350 м/с».