Αρχείο ετικέτας Κύματα

Φυσική Γ Γυμνασίου Κεφάλαιο 5 – Εφαρμογή 13

Σ’ ένα υποθαλάσσιο σεισμό το παραγόμενο σεισμικό κύμα διαδίδεται από το στερεό φλοιό της γης στα νερά του ωκεανού. Από τις παρακάτω προτάσεις να επιλέξεις τη σωστή. Όταν το σεισμικό κύμα διέρχεται από τον πυθμένα στο νερό, τότε μεταβάλλεται:

α) μόνο η ταχύτητα διάδοσης,
β) μόνο η συχνότητα,
γ) μόνο το μήκος κύματος,
δ) η ταχύτητα και η συχνότητα,
ε) η ταχύτητα και το μήκος κύματος,
στ) συχνότητα και το μήκος κύματος,
ζ) και τα τρία,
η) κανένα από τα παραπάνω.

ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΣΗ

Όταν το σεισμικό κύμα διέρχεται από τον πυθμένα στο νερό, αλλάζει μέσο διάδοσης και άρα αλλάζει και η ταχύτητά του. Η συχνότητα εξαρτάται μόνο από την πηγή, η οποία δεν άλλαξε, άρα μένει η ίδια. Τέλος το μήκος κύματος αλλάζει και αυτό επειδή αλλάζει η ταχύτητα αφού $\lambda=\frac{\upsilon}{f}$

Γ κεφάλαιο 5

Φυσική Γ Γυμνασίου Κεφάλαιο 5 – Ερώτηση 6

Κάπου μακριά μας εκδηλώνεται μια πολύ μεγάλη έκρηξη.
Στις παρακάτω ερωτήσεις να κυκλώσεις το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.
Πρώτα αισθανόμαστε τη δόνηση του εδάφους και μετά ακούμε τον κρότο διότι:

α. Ο αέρας απορροφά πολύ μεγάλο μέρος της ενέργειας του κύματος απ’ ό,τι απορροφά το έδαφος.

β. Τα παραγόμενα κύματα διαδίδονται με πολύ μεγαλύτερη ταχύτητα στο έδαφος απ’ ό,τι στον αέρα.

γ. Η συχνότητα των κυμάτων που παράγονται στο έδαφος είναι πολύ μεγαλύτερη από τη συχνότητα των κυμάτων στον αέρα.

δ. Τα μόρια του αέρα ταλαντώνονται με πολύ μικρότερο πλάτος απ’ ό,τι οι δομικοί λίθοι του εδάφους επειδή οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους είναι πολύ ασθενέστερες.

ε. Καμία από τις παραπάνω προτάσεις δεν είναι επιστημονικά έγκυρη.

Γ κεφάλαιο 5

Φυσική Γ Γυμνασίου Κεφάλαιο 5 – Ερώτηση 3

Να αντιστοιχίσεις τα παρακάτω είδη των κυμάτων με τον τρόπο κίνησης των σωματιδίων του ελαστικού μέσου.

Είδος κύματος	Τρόπος ταλάντωσης
	Ταλάντωση παράλληλη προς τη διεύθυνση διάδοσης
	Ταλάντωση κάθετη προς τη διεύθυνση διάδοσης

Γ κεφάλαιο 5,Φυσική Γ Γυμνασίου

Φυσική Γ Γυμνασίου Κεφάλαιο 5 – Ερώτηση 1

Συμπλήρωσε τις λέξεις που λείπουν από το παρακάτω κείμενο έτσι ώστε οι προτάσεις που προκύπτουν να είναι επιστημονικά ορθές:

α. Κύματα δημιουργούνται όταν ένα σύστημα από την κατάσταση του και μεταφέρεται από μια περιοχή του συστήματος σε μια άλλη. Τα κύματα που μεταφέρουν μηχανική ενέργεια ονομάζονται κύματα. Τα κύματα έχουν δύο βασικά κοινά χαρακτηριστικά: α) Διαδίδονται μέσα στα μέσα και όχι στο β) Μεταφέρουν χωρίς να μεταφέρουν

β. Ανάλογα με τον τρόπο των σωματιδίων του μέσου ενός κύματος διακρίνουμε δύο βασικούς τύπους κυμάτων: α) Το κύμα όπου τα του μέσου ταλαντώνονται κάθετα στη του κύματος. Τα κύματα αυτά διαδίδονται μόνο στα σώματα και κατά τη διάδοσή τους σχηματίζονται και β) Το κύμα όπου τα του μέσου ταλαντώνονται παράλληλα στη του κύματος. Τα κύματα αυτά διαδίδονται στα , και σώματα και κατά τη διάδοσή τους σχηματίζονται και

γ. Στο εγκάρσιο κύμα το ισούται με την απόσταση δύο διαδοχικών κοιλάδων ή ορέων. Στο διάμηκες κύμα το ισούται με την απόσταση δύο διαδοχικών ή .

δ. Η ταχύτητα διάδοσης του κύματος σ’ ένα μέσο ισούται με το της επί το . Η σχέση αυτή ονομάζεται της . Η ταχύτητα δεν εξαρτάται από το του κύματος. Εξαρτάται από τις του μέσου διάδοσης. Στο ίδιο μέσο διάδοσης τα κύματα διαδίδονται με ταχύτητα απ’ ό,τι τα διαμήκη.

Γ κεφάλαιο 5

Φυσική Γ Γυμνασίου Κεφάλαιο 5 – Άσκηση 5

Δεδομένα

$\upsilon=2,5\frac{m}{s}$

$\lambda=7,5m$

$t=1min$

Ζητούμενα

$N=?$

Μετατρέπω πρώτα όλες τις μονάδες στο SI $t=1min=60s$ .

Θα πρέπει πρώτα να βρω τη συχνότητα. Μπορώ να τη βρω από το θεμελιώδη νόμο της κυματικής $\upsilon=\lambda f$

$\displaystyle f=\frac{\upsilon}{\lambda}=\frac{2,5\frac{m}{s}}{7,5m}=\frac{1}{3}Hz$ άρα $\boxed{f=\frac{1}{3}Hz}$

Τον αριθμό των επαναλήψεων μπορώ να το βρω από τον τύπο της συχνότητας $f=\frac{N}{t}$

$N=ft=\frac{1}{3}Hz\cdot 60s=20$

Επομένως ο ψαράς τη βλέπει να ανεβοκατεβαίνει $\boxed{N=20}$ φορές.

Γ κεφάλαιο 5

Φυσική Γ Γυμνασίου Κεφάλαιο 5 – Άσκηση 4

Δεδομένα

$\upsilon_\epsilon=5\frac{km}{s}$

$\upsilon_\delta=9\frac{km}{s}$

$s=400km$

Ζητούμενα

$\Delta t=?$

Πρώτα καταφθάνουν τα διαμήκη αφού έχουν μεγαλύτερη ταχύτητα.

Από τον τύπο της ταχύτητας $\upsilon=\frac{s}{t}$ υπολογίζω τον κάθε χρόνο:

$\displaystyle t_\epsilon=\frac{s}{\upsilon_\epsilon}=\frac{400km}{5\frac{km}{s}}=80s$ $\boxed {t_\epsilon=80s}$

$\displaystyle t_\delta=\frac{s}{\upsilon_\delta}=\frac{400km}{9\frac{km}{s}}\approx 44,4s$ $\boxed {t_\delta=44,4s}$

Για να βρω τη χρονική καθυστέρησή τους πρέπει να αφαιρέσω $t_\epsilon-t_\delta$ .

$\Delta t=t_\epsilon-t_\delta=80s-44,4s=35,6s$

Επομένως το δεύτερο κύμα καταγράφεται με χρονική καθυστέρηση $\boxed {\Delta t=35,6s}$

Γ κεφάλαιο 5

Φυσική Γ Γυμνασίου Κεφάλαιο 5 – Άσκηση 3

Δεδομένα

$N=24$

$t=1min$

$s=20m$

$\Delta t=10s$

Ζητούμενα

$T=?$

$\lambda=?$

Μετατρέπω πρώτα στο SI: $t=1min=60s$

Να επισημάνουμε ότι ο χρόνος $\Delta t$ είναι ο χρόνος που κάνει η διαταραχή να διανύσει 20m ενώ ο χρόνος $t$ είναι ο χρόνος που κάνουν 24 ταλαντώσεις. Είναι διαφορετικοί χρόνοι και γι’ αυτό τους συμβολίσαμε διαφορετικά.

Ξεκινάμε υπολογίζοντας τη συχνότητα από τον τύπο της

$\displaystyle f=\frac{N}{ t}=\frac{24}{60s}=0,4 Hz$ άρα $\boxed{f=0,4Hz}$

Στη συνέχεια, υπολογίζω και την περίοδο:

$\displaystyle T=\frac{1}{f}=\frac{1}{0,4Hz}=2,5s$ άρα $\boxed{T=2,5s}$

Συνεχίζουμε υπολογίζοντας την ταχύτητα από τον τύπο της

$\displaystyle \upsilon=\frac{s}{\Delta t}=\frac{20m}{10s}=2\frac{m}{s}$ άρα $\boxed{\upsilon=2\frac{m}{s}}$

Τέλος, υπολογίζουμε το μήκος κύματος από το θεμελιώδη νόμο της μηχανικής $\upsilon=\lambda f$

$\displaystyle \lambda=\frac{\upsilon}{f}=\frac{2\frac{m}{s}}{0,4Hz}=5m$ άρα $\boxed{\lambda=5m}$

Γ κεφάλαιο 5

Φυσική Γ Γυμνασίου Κεφάλαιο 5 – Άσκηση 2

Δεδομένα

$N=2$

$t=1s$

$\lambda=10cm$

Ζητούμενα

$T=?$

$\upsilon=?$

Η απόσταση μεταξύ δύο ορέων είναι ένα μήκος κύματος λ, μετατρέπω και στο SI και βρίσκω

$\lambda=10cm=\frac{10m}{100}=0,1m$ άρα $\boxed{\lambda=0,1m}$

Βρίσκω και τη συχνότητα από τον τύπο της

$\displaystyle f=\frac{N}{t}=\frac{2}{1s}=2Hz$ άρα $\boxed{f=2Hz}$

Μπορούμε τώρα να βρούμε την περίοδο:

$\displaystyle T=\frac{1}{f}=\frac{1}{2Hz}=0,5s$ άρα $\boxed{T=0,5s}$

Τέλος από το νόμο της κυματικής

$\upsilon=\lambda f=0,1m\cdot 2Hz=0,2\frac{m}{s}$

Επομένως η ταχύτητα είναι $\boxed{\upsilon=0,2\frac{m}{s}}$ .

Γ κεφάλαιο 5

Φυσική Γ Γυμνασίου Κεφάλαιο 5 – Άσκηση 1

Δεδομένα

$B\Gamma=80cm$

$f=5Hz$

Ζητούμενα

$\upsilon=?$

Η απόσταση ΒΓ στην εικόνα 5.9 είναι η απόσταση μεταξύ δύο κοιλάδων, επομένως είναι ένα μήκος κύματος, λ. Μετατρέπω στο SI

$\lambda=B\Gamma=80cm=\frac{80m}{100}=0,8m$

Άρα $\boxed{\lambda=0,8m}$

Από το θεμελιώδη νόμο της κυματικής, θα βρω

$\upsilon=\lambda f=0,8m\cdot 5Hz=4\frac{m}{s}$

Επομένως η ταχύτητα διάδοσης στο σκοινί είναι

$\boxed{\upsilon=4\frac{m}{s}}$

Γ κεφάλαιο 5,Φυσική Γ Γυμνασίου

5. Κύματα

23/02/2016 Ε.Κωστοπούλου

5.1 Κύματα δημιουργούνται όταν ένα σύστημα διαταράσσεται από την κατάσταση ισορροπίας και ενέργεια μεταφέρεται από μία περιοχή του συστήματος σε μία άλλη. Τα κύματα που μεταφέρουν μηχανική ενέργεια ονομάζονται μηχανικά κύματα. Έχουν δύο βασικά κοινά χαρακτηριστικά:

α) Διαδίδονται μόνο στα υλικά μέσα, όχι στο κενό.
β) Μεταφέρουν μηχανική ενέργεια, όχι ύλη.

Ανάλογα με τον τρόπο ταλάντωσης των σωματιδίων τα κύματα χωρίζονται σε εγκάρσια και διαμήκη:

Εγκάρσιο κύμαΔιάμηκες κύμαΕπιφανειακό κύμα

Εγκάρσιο λέγεται το κύμα όπου τα σωματίδια του μέσου ταλαντώνονται κάθετα στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος.

Τα εγκάρσια κύματα διαδίδονται μόνο στα στερεά. Στα κύματα αυτά σχηματίζονται όρη και κοιλάδες:

Διάμηκες λέγεται το κύμα όπου τα σωματίδια του μέσου ταλαντώνονται παράλληλα στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος.

Τα διαμήκη κύματα διαδίδονται στα στερεά στα υγρά και στα αέρια. Στα κύματα αυτά σχηματίζονται πυκνώματα και αραιώματα:

Επιφανειακό λέγεται το κύμα που σχηματίζεται στην επιφάνεια ενός μέσου (πχ θαλάσσια κύματα, σεισμικά κύματα). Τα σωματίδια εκτελούν κυκλικές κινήσεις, επομένως αποτελούν ένα συνδυασμό εγκάρσιων και διαμήκων κυμάτων.

5.2 Μία πηγή που ταλαντώνεται μεταφέρει ενέργεια χωρίς να μεταφέρει ύλη.

5.3 Τα χαρακτηριστικά μεγέθη που περιγράφουν τα κύματα, είναι αυτά των ταλαντώσεων των σωματιδίων του μέσου τους και επιπλέον η ταχύτητα και το μήκος κύματος:

Συχνότητα

Συχνότητα f του κύματος είναι η συχνότητα της ταλάντωσης των σωματιδίων του μέσου.
Μονάδα μέτρησης SI: 1Hz

Περίοδος

Περίοδος T του κύματος είναι η περίοδος της ταλάντωσης των σωματιδίων του μέσου.
Μονάδα μέτρησης SI: 1s

Πλάτος

Πλάτος του κύματος είναι το πλάτος της ταλάντωσης των σωματιδίων του μέσου. Όσο μεγαλύτερο είναι το πλάτος τόσο μεγαλύτερη είναι και η ενέργεια.
Μονάδα μέτρησης SI: 1m

Μήκος κύματος

Στο εγκάρσιο κύμα, μήκος κύματος ονομάζεται η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών ορέων ή κοιλάδων. Στο διάμηκες κύμα, μήκος κύματος ονομάζεται η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών πυκνωμάτων ή αραιωμάτων.
Μονάδα μέτρησης SI: 1m

Ταχύτητα

Ταχύτητα διάδοσης του κύματος σε ένα μέσο ονομάζεται το γινόμενο συχνότητας επί το μήκος κύματος. (Θεμελιώδης νόμος της Κυματικής)

υ=λf

Η ταχύτητα
α) δεν εξαρτάται από το πλάτος ταλάντωσης
β) εξαρτάται μόνο από το μέσο διάδοσης.

Μονάδα μέτρησης SI: 1m/s

Ασκήσεις στα κύματα

5.4, 5.5 Τον ήχο αξίζει να το μελετήσουμε ξεχωριστά στο ακόλουθο μάθημα:

5.4 5.5 Ήχος

Επανάληψη

Θεωρία Γ Γυμνασίου: Διαβάστε όλη τη θεωρία του μαθήματος σε περιληπτικά φυλλάδια.

Quiz κεφαλαίου 5: Κάντε το quiz για να ελέγξετε το βαθμό εμπέδωσης της ύλης.

Ασκήσεις βιβλίου:

ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΣΗ

Συχνότητα

Περίοδος

Πλάτος

Μήκος κύματος

Ταχύτητα

Ασκήσεις στα κύματα

Επανάληψη

Η Φυσική στο Γυμνάσιο