Napapalibutan tayo ng mga alon sa lahat ng dako, habang tayo ay nabubuhay sa isang mundo ng paggalaw at tunog. Ano ang likas na katangian ng proseso ng alon, ano ang kakanyahan ng teorya ng mga proseso ng alon? Tingnan natin ito gamit ang isang halimbawa ng mga eksperimento.
Ang konsepto ng mga alon sa pisika
Ang isang karaniwang konsepto para sa maraming proseso ay ang pagkakaroon ng tunog. Sa pamamagitan ng kahulugan, ang tunog ay resulta ng mabilis na paggalaw ng oscillatory na nalilikha ng hangin o iba pang daluyan na nakikita ng ating mga auditory organ. Alam ang kahulugan na ito, maaari naming magpatuloy upang isaalang-alang ang konsepto ng "proseso ng alon". Mayroong ilang mga eksperimento na nagbibigay-daan sa iyong biswal na isaalang-alang ang phenomenon na ito.
Ang mga pinag-aralan na proseso ng alon sa pisika ay maaaring maobserbahan sa anyo ng mga radio wave, sound wave, compression wave kapag gumagamit ng vocal cords. Kumalat sila sa hangin.
Para biswal na matukoy ang konsepto, magtapon ng bato sa puddle at tukuyin ang pagkalat ng mga epekto. Ito ay isang halimbawa ng isang gravitational wave. Nangyayari ito dahil sa pagtaas at pagbaba ng likido.
Acoustics
Ang buong seksyon na tinatawag na "Acoustics" ay nakatuon sa pag-aaral ng mga katangian ng tunog sa pisika. Tingnan natin kung ano ang katangian nito. Mag-focus tayo sa mga bagay atmga proseso kung saan hindi pa malinaw ang lahat, sa mga problemang naghihintay pa ring malutas.
Acoustics, tulad ng ibang sangay ng physics, ay mayroon pa ring maraming hindi nalutas na misteryo. Hindi pa sila mabubuksan. Isaalang-alang natin ang proseso ng wave sa acoustics.
Tunog
Ang konseptong ito ay nauugnay sa pagkakaroon ng mga oscillatory na paggalaw, na ginawa ng mga particle ng medium. Ang tunog ay isang serye ng mga proseso ng oscillatory na nauugnay sa paglitaw ng mga alon. Sa proseso ng pagbuo sa medium ng compression at rarefaction, isang proseso ng alon ang nangyayari.
Ang mga tagapagpahiwatig ng wavelength ay nakadepende sa likas na katangian ng medium kung saan nagaganap ang mga oscillatory na proseso. Halos lahat ng phenomena na nangyayari sa kalikasan ay nauugnay sa pagkakaroon ng sound vibrations at sound waves na kumakalat sa kapaligiran.
Mga halimbawa ng pagtukoy sa proseso ng alon sa kalikasan
Maaaring ipaalam ng mga paggalaw na ito ang tungkol sa phenomenon ng proseso ng alon. Ang mga high-frequency na sound wave ay maaaring maglakbay ng libu-libong kilometro, gaya ng kapag ang isang bulkan ay sumabog.
Kapag nagkaroon ng lindol, magaganap ang malakas na acoustic at geoacoustic vibrations, na maaaring irehistro ng mga espesyal na sound receiver.
Sa panahon ng lindol sa ilalim ng dagat, isang kawili-wili at kakila-kilabot na phenomenon ang nagaganap - isang tsunami, na isang malaking alon na bumangon sa isang malakas na pagpapakita ng mga elemento sa ilalim ng lupa o sa ilalim ng tubig.
Salamat sa acoustics, makakakuha ka ng impormasyon na may paparating na tsunami. Marami sa mga phenomena na ito ay kilala sa mahabang panahon. Ngunit hanggang ngayon, ang ilang mga konsepto ng pisikanangangailangan ng masusing pag-aaral. Kaya naman, para sa pag-aaral ng mga misteryong hindi pa nalulutas, mga sound wave ang sumagip.
Teorya ng tectonics
Noong ika-18 siglo, isinilang ang "catastrophe hypothesis". Sa oras na iyon, ang mga konsepto ng "elemento" at "regularidad" ay hindi konektado. Pagkatapos ay natuklasan nila na ang edad ng sahig ng karagatan ay mas bata kaysa sa lupa, at ang ibabaw na ito ay patuloy na ina-update.
Sa oras na ito, salamat sa isang bagong pagtingin sa mundo, ang nakatutuwang hypothesis na iyon ay lumago sa teorya ng "Tectonics of the lithospheric plates", na nagsasaad na ang mantle ng lupa ay gumagalaw, at ang kalangitan ay lumulutang. Ang ganitong proseso ay katulad ng paggalaw ng walang hanggang yelo.
Upang maunawaan ang inilarawang proseso, mahalagang tanggalin ang mga stereotype at nakagawiang pananaw, upang mapagtanto ang iba pang uri ng pagkatao.
Mga karagdagang pag-unlad sa agham
Ang buhay heolohikal sa mundo ay may sariling panahon at estado ng bagay. Nagtagumpay ang agham sa muling paglikha ng pagkakahawig. Ang ilalim ng karagatan ay patuloy na gumagalaw, na nagiging sanhi ng pagkawasak at pagbuo ng mga tagaytay habang ang mga bagong bagay ay tumataas mula sa kailaliman ng lupa patungo sa ibabaw at unti-unting lumalamig.
Sa oras na ito, nangyayari ang mga proseso sa lupa kapag ang mga malalaking plate ng lithosphere ay lumulutang sa ibabaw ng mantle ng lupa - ang itaas na kabibi ng bato, na nagdadala ng mga kontinente at sa ilalim ng dagat.
Ang bilang ng naturang mga plato ay humigit-kumulang sampu. Ang mantle ay hindi mapakali, kaya ang mga lithospheric plate ay nagsimulang gumalaw. Sa ilalim ng mga kondisyon ng laboratoryo, ang prosesong ito ay may hitsura ng magandang karanasan.
Sa kalikasan, nagbabanta ito sa isang geological na sakuna- lindol. Ang dahilan ng paggalaw ng mga lithospheric plate ay ang mga pandaigdigang proseso ng convection na nangyayari sa kailaliman ng mundo. Ang resulta ng pagbuga ay isang tsunami.
Japan
Sa iba pang mga seismically delikadong lugar sa mundo, ang Japan ay sumasakop sa isang espesyal na lugar, ang hanay ng mga isla na ito ay tinatawag na "fire belt".
Malapit na kasunod ng hininga ng kalawakan ng lupa, mahuhulaan ng isa ang paparating na sakuna. Upang pag-aralan ang mga proseso ng oscillatory, isang ultra-deep drilling rig ang ipinakilala sa kapal ng lupa. Ito ay tumagos sa lalim na 12 km at nagbigay-daan sa mga siyentipiko na gumawa ng mga konklusyon tungkol sa pagkakaroon ng ilang mga bato sa loob ng lupa.
Ang bilis ng isang electromagnetic wave ay pinag-aaralan sa mga aralin sa physics sa grade 9. Ipakita ang karanasan sa mga timbang na matatagpuan sa pantay na distansya mula sa isa't isa. Pinag-uugnay ang mga ito ng magkatulad na mga bukal ng karaniwang anyo.
Kung ililipat mo ang unang timbang sa kanan sa isang tiyak na distansya, ang pangalawa ay mananatili sa parehong posisyon nang ilang sandali, ngunit ang spring ay nagsisimula nang mag-compress.
Kahulugan ng terminong "wave"
Dahil naganap ang ganitong proseso, lumitaw ang isang elastikong puwersa na magtutulak sa pangalawang timbang. Makakakuha siya ng acceleration, pagkaraan ng ilang sandali ay kukuha siya ng bilis, lumipat sa direksyon na ito at i-compress ang spring sa pagitan ng pangalawa at pangatlong timbang. Sa turn, ang pangatlo ay makakatanggap ng acceleration, magsisimulang mapabilis, mag-shift at makakaapekto sa ika-apat na tagsibol. At kaya ang proseso ay magaganap sa lahat ng elemento ng system.
Sa kasong ito, ang displacement ng pangalawang load kasamaang oras ay magaganap mamaya kaysa sa una. Ang epekto ay palaging nahuhuli sa dahilan.
Gayundin, ang displacement ng pangalawang load ay mangangailangan ng displacement ng pangatlo. Ang prosesong ito ay may posibilidad na kumalat sa kanan.
Kung ang unang timbang ay nagsimulang magbago ayon sa harmonic law, ang prosesong ito ay kakalat sa pangalawang timbang, ngunit may naantalang reaksyon. Samakatuwid, kung gagawin mong vibrate ang unang timbang, maaari kang makakuha ng oscillation na kumakalat sa espasyo sa paglipas ng panahon. Ito ang kahulugan ng alon.
Mga sari-saring alon
Isipin natin ang isang substance na binubuo ng mga atom, ang mga ito ay:
- may masa - tulad ng mga timbang na iminungkahi sa eksperimento;
- kunekta sa isa't isa, na bumubuo ng solidong katawan sa pamamagitan ng mga chemical bond (tulad ng tinalakay sa eksperimento sa isang spring).
Ito ay sumusunod na ang bagay ay isang sistema na kahawig ng isang modelo mula sa karanasan. Maaari itong magpalaganap ng mekanikal na alon. Ang prosesong ito ay nauugnay sa paglitaw ng mga nababanat na pwersa. Ang ganitong mga alon ay madalas na tinutukoy bilang "talbog".
Mayroong dalawang uri ng elastic wave. Upang matukoy ang mga ito, maaari kang kumuha ng mahabang spring, ayusin ito sa isang gilid at iunat ito sa kanan. Kaya makikita mo na ang direksyon ng pagpapalaganap ng alon ay nasa kahabaan ng tagsibol. Ang mga particle ng medium ay gumagalaw sa parehong direksyon.
Sa naturang alon, ang likas na katangian ng direksyon ng oscillation ng particle ay tumutugma sa direksyon ng pagpapalaganap ng alon. Ang konseptong ito ay tinatawag na "longitudinal wave".
Kung iuunat mo ang tagsibol at bibigyan ito ng oras na dumatingsa isang estado ng pahinga, at pagkatapos ay biglaang baguhin ang posisyon sa patayong direksyon, makikita na ang alon ay lumalaganap sa kahabaan ng tagsibol at makikita ng maraming beses.
Ngunit ang direksyon ng particle oscillation ay patayo na ngayon, at ang wave propagation ay pahalang. Ito ay isang transverse wave. Maaari lamang itong umiral sa mga solido.
Ang bilis ng electromagnetic wave ng iba't ibang uri ay iba. Matagumpay na ginagamit ng mga seismologist ang property na ito upang matukoy ang distansya sa mga pinagmumulan ng lindol.
Kapag ang isang alon ay lumaganap, ang mga particle ay nag-oocillate sa kahabaan o sa kabila, ngunit ito ay hindi sinamahan ng paglipat ng bagay, ngunit sa pamamagitan lamang ng paggalaw. Kaya ito ay ipinahiwatig sa aklat-aralin na "Physics" Grade 9.
Characterization ng wave equation
Ang wave equation sa physical science ay isang uri ng linear hyperbolic differential equation. Ginagamit din ito para sa iba pang mga lugar na sakop ng teoretikal na pisika. Isa ito sa mga equation na ginagamit ng mathematical physics para sa mga kalkulasyon. Sa partikular, ang mga gravitational wave ay inilarawan. Ginagamit upang ilarawan ang mga proseso:
- sa acoustics, bilang panuntunan, linear type;
- sa electrodynamics.
Ang mga proseso ng wave ay ipinapakita sa pagkalkula para sa multidimensional na kaso ng isang homogeneous wave equation.
Ang pagkakaiba sa pagitan ng wave at swing
Ang mga kahanga-hangang pagtuklas ay nagmumula sa pag-iisip tungkol sa isang ordinaryong phenomenon. Kinuha ni Galileo ang tibok ng kanyang puso bilang pamantayan ng oras. Kaya, ang patuloy na proseso ng mga oscillations ng pendulum ay natuklasan - isa sa mga pangunahing probisyon ng mekanika. Itoganap na para lamang sa isang mathematical pendulum - isang perpektong oscillatory system, na nailalarawan sa pamamagitan ng:
- posisyon ng balanse;
- puwersa na nagbabalik sa katawan sa posisyon nitong balanse kapag lumihis ito;
- mga transisyon ng enerhiya kapag naganap ang pagbabagu-bago.
Upang maalis sa balanse ang system, kinakailangan ang kondisyon para sa paglitaw ng mga oscillations. Sa kasong ito, ang isang tiyak na enerhiya ay iniulat. Ang iba't ibang sistema ng vibratory ay nangangailangan ng iba't ibang uri ng enerhiya.
Ang Oscillation ay isang proseso na nailalarawan sa pamamagitan ng patuloy na pag-uulit ng mga paggalaw o estado ng system sa ilang partikular na yugto ng panahon. Ang isang malinaw na pagpapakita ng oscillatory process ay ang halimbawa ng swinging pendulum.
Ang mga proseso ng oscillatory at wave ay naoobserbahan sa halos lahat ng natural na phenomena. Ang wave ay may tungkuling manggulo o magbago ng estado ng medium, dumadami sa kalawakan at magdala ng enerhiya nang hindi kinakailangang maglipat ng matter. Ito ay isang natatanging katangian ng mga proseso ng alon; sila ay pinag-aralan sa pisika sa loob ng mahabang panahon. Kapag nagsasaliksik, maaari mong i-highlight ang wavelength.
Maaaring umiral ang mga sound wave sa lahat ng sphere, hindi lang sila umiiral sa vacuum. Ang mga electromagnetic wave ay may mga espesyal na katangian. Maaari silang umiral kahit saan, kahit sa isang vacuum.
Ang enerhiya ng alon ay nakadepende sa amplitude nito. Ang pabilog na alon, na kumakalat mula sa pinagmulan, ay nagkakalat ng enerhiya sa kalawakan, kaya mabilis na bumababa ang amplitude nito.
Ang isang linear wave ay may mga kawili-wiling katangian. Ang enerhiya nito ay hindi nawawala sa kalawakan, samakatuwidang amplitude ng naturang mga alon ay bumababa lamang dahil sa puwersa ng friction.
Ang direksyon ng pagpapalaganap ng alon ay inilalarawan ng mga sinag - mga linyang patayo sa harap ng alon.
Ang anggulo sa pagitan ng sinag ng insidente at ang normal ay ang anggulo ng saklaw. Sa pagitan ng normal at ng sinasalamin na sinag ay ang anggulo ng pagmuni-muni. Ang pagkakapantay-pantay ng mga anggulong ito ay pinapanatili sa anumang posisyon ng obstacle na may kaugnayan sa harap ng alon.
Kapag nagsalubong ang mga alon sa magkasalungat na direksyon, maaaring mabuo ang nakatayong alon.
Resulta
Ang mga partikulo ng medium sa pagitan ng mga katabing node ng isang standing wave ay nag-o-oscillate sa parehong yugto. Ito ang mga parameter ng proseso ng alon na naayos sa mga equation ng alon. Kapag nagsasalubong ang mga alon, maaaring maobserbahan ang parehong pagtaas at pagbaba ng kanilang mga amplitude.
Alam ang mga pangunahing katangian ng proseso ng wave, posibleng matukoy ang amplitude ng resultang wave sa isang partikular na punto. Tukuyin natin kung anong yugto ang wave mula sa una at pangalawang mapagkukunan ay darating sa puntong ito. Bukod dito, ang mga yugto ay kabaligtaran.
Kung ang pagkakaiba ng path ay isang kakaibang bilang ng mga kalahating alon, ang amplitude ng magreresultang wave sa puntong ito ay magiging minimal. Kung ang pagkakaiba ng landas ay katumbas ng zero o isang integer na bilang ng mga wavelength, ang pagtaas sa amplitude ng resultang wave ay mapapansin sa meeting point. Isa itong pattern ng interference kapag nagdagdag ng mga wave mula sa dalawang source.
Ang dalas ng mga electromagnetic wave ay naayos sa modernong teknolohiya. Ang receiving device ay dapat magrehistro ng mahinang electromagnetic waves. Kung maglalagay ka ng reflector, mas maraming wave energy ang papasok sa receiver. Naka-install ang reflector system upang makalikha ito ng maximumsignal sa tumatanggap na device.
Ang mga katangian ng proseso ng alon ay sumasailalim sa mga modernong ideya tungkol sa likas na katangian ng liwanag at ang istraktura ng bagay. Kaya, kapag pinag-aaralan ang mga ito sa isang 9th grade physics textbook, matagumpay mong matututunan kung paano lutasin ang mga problema mula sa larangan ng mechanics.
