Les ones ens envolten a tot arreu, ja que vivim en un món de moviment i so. Quina és la naturalesa del procés ondulatori, quina és l'essència de la teoria dels processos ondulatoris? Vegem-ho amb un exemple d'experiments.
El concepte d'ones a la física
Un concepte comú per a molts processos és la presència de so. Per definició, el so és el resultat de moviments oscil·latoris ràpids creats per l'aire o un altre mitjà percebut pels nostres òrgans auditius. Coneixent aquesta definició, podem procedir a considerar el concepte de "procés ondulatori". Hi ha una sèrie d'experiments que us permeten considerar visualment aquest fenomen.
Els processos ondulatoris estudiats en física es poden observar en forma d'ones de ràdio, ones sonores, ones de compressió quan s'utilitzen les cordes vocals. Es van estendre per l'aire.
Per definir visualment el concepte, llenceu una pedra a un bassal i caracteritzeu la propagació dels efectes. Aquest és un exemple d'ona gravitatòria. Es produeix a causa de la pujada i la baixada del líquid.
Acústica
Tota una secció anomenada "Acústica" està dedicada a l'estudi de les propietats del so en física. Vegem què caracteritza. Centrem-nos en les coses iprocessos en què encara no està tot clar, sobre problemes que encara estan pendents de resoldre.
L'acústica, com altres branques de la física, encara té molts misteris sense resoldre. Encara estan per obrir. Considerem el procés de les ones en acústica.
So
Aquest concepte està associat a la presència de moviments oscil·latoris, que són produïts per les partícules del medi. El so és una sèrie de processos oscil·latoris associats a l'aparició d'ones. En el procés de formació en el medi de compressió i rarefacció, es produeix un procés d'ona.
Els indicadors de longitud d'ona depenen de la naturalesa del medi on tenen lloc els processos oscil·latoris. Gairebé tots els fenòmens que es produeixen a la natura estan associats a la presència de vibracions sonores i ones sonores que es propaguen a l'entorn.
Exemples de determinació del procés d'ona a la natura
Aquests moviments poden informar sobre el fenomen del procés de les ones. Les ones sonores d' alta freqüència poden viatjar milers de quilòmetres, com ara quan entra en erupció un volcà.
Quan es produeix un terratrèmol, es produeixen fortes vibracions acústiques i geoacústiques, que poden ser registrades per receptors especials de so.
Durant un terratrèmol submarí, té lloc un fenomen interessant i terrible: un tsunami, que és una onada enorme que va sorgir durant una poderosa manifestació subterrània o submarina dels elements.
Gràcies a l'acústica, pots obtenir informació que s'acosta un tsunami. Molts d'aquests fenòmens són coneguts des de fa molt de temps. Però fins ara, alguns conceptes de la físicarequereixen un estudi acurat. Per tant, per a l'estudi dels misteris que encara no s'han resolt, són les ones sonores les que vénen al rescat.
Teoria de la tectònica
Al segle XVIII va néixer la "hipòtesi de la catàstrofe". Aleshores, els conceptes d'"element" i "regularitat" no estaven connectats. Llavors van descobrir que l'edat del fons oceànic és molt més jove que la de la terra i que aquesta superfície s'actualitza constantment.
Va ser en aquest moment, gràcies a una nova mirada a la terra, que la bogeria hipòtesi va créixer en la teoria de la "Tectònica de les plaques litosfèriques", que afirma que el mantell terrestre es mou, i el firmament flota. Aquest procés és similar al moviment del gel etern.
Per entendre el procés descrit, és important desfer-se dels estereotips i visions habituals, per adonar-se d' altres tipus d'ésser.
Més avenços en ciència
La vida geològica a la terra té el seu propi temps i estat de la matèria. La ciència ha aconseguit recrear la semblança. El fons de l'oceà es mou constantment, provocant ruptures i formacions de dorsals a mesura que la matèria nova puja des de les profunditats de la terra fins a la superfície i es refreda gradualment.
En aquest moment, els processos es produeixen a la terra quan les plaques colossals de la litosfera suren a la superfície del mantell terrestre, la closca de pedra superior de la terra, que transporta els continents i el fons marí.
El nombre d'aquestes plaques és d'uns deu. El mantell està inquiet, de manera que les plaques litosfèriques comencen a moure's. En condicions de laboratori, aquest procés té l'aspecte d'una experiència graciosa.
A la natura, amenaça un desastre geològic- terratrèmol. El motiu del moviment de les plaques litosfèriques són els processos de convecció global que es produeixen a les profunditats de la terra. El resultat de l'ebullició serà un tsunami.
Japó
Entre altres zones de la terra sísmicament perilloses, el Japó ocupa un lloc especial, aquesta cadena d'illes s'anomena "cinturó de foc".
Seguint de prop l'alè del firmament terrestre, es pot predir la catàstrofe imminent. Per estudiar els processos oscil·latoris, es va introduir una plataforma de perforació ultra profunda al gruix de la terra. Va penetrar a una profunditat de 12 km i va permetre als científics extreure conclusions sobre la presència de certes roques a l'interior de la terra.
La velocitat d'una ona electromagnètica s'estudia a les classes de física de 9è grau. Mostra experiència amb pesos situats a la mateixa distància entre ells. Estan connectats per molles idèntiques de la forma habitual.
Si desplaceu el primer pes cap a la dreta una certa distància, el segon romandrà en la mateixa posició durant un temps, però la molla ja comença a comprimir-se.
Definició del terme "ona"
Com que s'ha produït aquest procés, ha sorgit una força elàstica que empènyera el segon pes. Obtendrà acceleració, al cap d'un temps agafarà velocitat, es mourà en aquesta direcció i comprimirà la molla entre el segon i el tercer pes. Al seu torn, el tercer rebrà acceleració, començarà a accelerar, canviarà i afectarà el quart ressort. Així, el procés es durà a terme en tots els elements del sistema.
En aquest cas, el desplaçament de la segona càrrega al llargel temps es produirà més tard que el primer. L'efecte sempre queda per darrere de la causa.
A més, el desplaçament de la segona càrrega comportarà el desplaçament de la tercera. Aquest procés tendeix a estendre's cap a la dreta.
Si el primer pes comença a fluctuar segons la llei harmònica, aquest procés s'estendrà al segon pes, però amb una reacció retardada. Per tant, si feu vibrar el primer pes, podeu obtenir una oscil·lació que s'estendrà en l'espai al llarg del temps. Aquesta és la definició d'ona.
Varietats d'ones
Imaginem una substància que consta d'àtoms, són:
- tenen massa, com els pesos proposats a l'experiment;
- connecten entre si, formant un cos sòlid mitjançant enllaços químics (com es va comentar a l'experiment amb un moll).
La matèria és un sistema que s'assembla a un model de l'experiència. Pot propagar una ona mecànica. Aquest procés està associat a l'aparició de forces elàstiques. Aquestes ones sovint s'anomenen "rebotables".
Hi ha dos tipus d'ones elàstiques. Per determinar-los, podeu agafar una molla llarga, fixar-la per un costat i estirar-la cap a la dreta. Així, podeu veure que la direcció de propagació de l'ona és al llarg de la primavera. Les partícules del medi es mouen en la mateixa direcció.
En aquesta ona, la naturalesa de la direcció d'oscil·lació de la partícula coincideix amb la direcció de propagació de l'ona. Aquest concepte s'anomena "ona longitudinal".
Si estires la primavera i li donem temps per venira un estat de repòs, i després canvieu bruscament la posició en direcció vertical, es veurà que l'ona es propaga al llarg de la molla i es reflecteix moltes vegades.
Però la direcció d'oscil·lació de les partícules ara és vertical i la propagació de l'ona és horitzontal. Aquesta és una ona transversal. Només pot existir en sòlids.
La velocitat de l'ona electromagnètica de diferent tipus és diferent. Els sismòlegs utilitzen aquesta propietat amb èxit per determinar la distància a les fonts del terratrèmol.
Quan es propaga una ona, les partícules oscil·len al llarg o al llarg, però això no s'acompanya de la transferència de matèria, sinó només de moviment. Així s'indica al llibre de text "Física" Grau 9.
Caracterització de l'equació d'ona
L'equació d'ona en ciència física és una mena d'equació diferencial hiperbòlica lineal. També s'utilitza per a altres àrees cobertes per la física teòrica. Aquesta és una de les equacions que la física matemàtica utilitza per als càlculs. En particular, es descriuen les ones gravitatòries. S'utilitza per descriure processos:
- en acústica, per regla general, tipus lineal;
- en electrodinàmica.
Els processos ondulatoris es mostren al càlcul per al cas multidimensional d'una equació d'ona homogènia.
La diferència entre una onada i un swing
Els descobriments notables provenen de pensar en un fenomen normal. Galileu va prendre el batec del seu cor com l'estàndard del temps. Així, es va descobrir la constància del procés d'oscil·lacions del pèndol, una de les principals disposicions de la mecànica. Aixòabsolutament només per a un pèndol matemàtic: un sistema oscil·latori ideal, que es caracteritza per:
- posició d'equilibri;
- força que torna el cos a la seva posició d'equilibri quan es desvia;
- transicions d'energia quan es produeix una fluctuació.
Per desequilibrar el sistema, és necessària la condició per a que es produeixin oscil·lacions. En aquest cas, s'informa d'una certa energia. Els diferents sistemes vibratoris requereixen diferents tipus d'energia.
L'oscil·lació és un procés que es caracteritza per una repetició constant de moviments o estats del sistema en determinats períodes de temps. Una demostració clara del procés oscil·latori és l'exemple d'un pèndol oscil·lant.
S'observen processos oscil·latoris i ondulatoris en gairebé tots els fenòmens naturals. L'ona té la funció de pertorbar o canviar l'estat del medi, propagant-se a l'espai i transportant energia sense necessitat de transferir matèria. Aquesta és una propietat distintiva dels processos ondulatoris; s'han estudiat en física durant molt de temps. Quan investigueu, podeu destacar la longitud d'ona.
Les ones sonores poden existir en tots els àmbits, no existeixen només en el buit. Les ones electromagnètiques tenen propietats especials. Poden existir a tot arreu, fins i tot al buit.
L'energia d'una ona depèn de la seva amplitud. L'ona circular, que es propaga des de la font, dispersa energia a l'espai, de manera que la seva amplitud disminueix ràpidament.
Una ona lineal té propietats interessants. La seva energia no es dissipa a l'espai, per tantl'amplitud d'aquestes ones només disminueix a causa de la força de fricció.
La direcció de propagació de l'ona es representa amb raigs: línies perpendiculars al front d'ona.
L'angle entre el raig incident i la normal és l'angle d'incidència. Entre el feix normal i el reflectit hi ha l'angle de reflexió. La igu altat d'aquests angles es conserva en qualsevol posició de l'obstacle respecte al front d'ona.
Quan les ones que es mouen en direccions oposades es troben, es pot formar una ona estacionària.
Resultats
Les partícules del medi entre els nodes adjacents d'una ona estacionària oscil·len en la mateixa fase. Aquests són els paràmetres del procés d'ona fixats en les equacions d'ona. Quan les ones es troben, es poden observar tant augments com disminucions de les seves amplituds.
Coneixent les característiques principals del procés d'ona, és possible determinar l'amplitud de l'ona resultant en un punt determinat. Determinem en quina fase arribarà l'ona de la primera i la segona font en aquest punt. A més, les fases són oposades.
Si la diferència de camí és un nombre senar de mitges ones, l'amplitud de l'ona resultant en aquest punt serà mínima. Si la diferència de camí és igual a zero o un nombre enter de longituds d'ona, s'observarà un augment de l'amplitud de l'ona resultant al punt de trobada. Aquest és un patró d'interferència quan s'afegeixen ones de dues fonts.
La freqüència de les ones electromagnètiques està fixada en la tecnologia moderna. El dispositiu receptor ha de registrar ones electromagnètiques febles. Si poseu un reflector, entrarà més energia d'ona al receptor. El sistema reflector s'instal·la de manera que creï el màximsenyal al dispositiu receptor.
Les característiques del procés ondulatori subjacent les idees modernes sobre la naturalesa de la llum i l'estructura de la matèria. Així, quan els estudieu en un llibre de text de física de 9è, podeu aprendre amb èxit a resoldre problemes del camp de la mecànica.
