Με βάση τον πίνακα 5.1 που φαίνεται παρακάτω, η ταχύτητα διάδοσης του ήχου στο νερό είναι πολύ μεγαλύτερη από την ταχύτητα διάδοσης στον αέρα.
Όταν αυξάνεται η θερμοκρασία του μέσου, η ταχύτητα . Η συχνότητα εξαρτάται μόνο από την πηγή, άρα . Τέλος, σύμφωνα με τον τύπο , αφού ο αριθμητής του κλάσματος και ο παρανομαστής , το μήκος κύματος .
Όταν αυξάνεται η θερμοκρασία του μέσου, η ταχύτητα . Η συχνότητα εξαρτάται μόνο από την πηγή, άρα . Τέλος, σύμφωνα με τον τύπο , αφού ο αριθμητής του κλάσματος και ο παρανομαστής , το μήκος κύματος .
Ένα κύμα διαδίδεται σε κάποιο μέσο, άρα η ταχύτητά του παραμένει σταθερή. Αν διπλασιαστεί η συχνότητα του κύματος,
α) η περίοδος του κύματος γιατί η περίοδος και η συχνότητα είναι μεγέθη με βάση τον τύπο . Πιο συγκεκριμένα είναι .
β) το μήκος του κύματος γιατί το μήκος και η συχνότητα είναι μεγέθη με βάση τον τύπο .
Ρυθμίζοντας ένα διακόπτη αυξάνουμε το ύψος του ήχου που παράγει μια σειρήνα. Στις παρακάτω ερωτήσεις να επιλέξεις το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.
i. Η ταχύτητα διάδοσης του ήχου:
ii. Η συχνότητα:
iii. Το μήκος κύματος:
iv. Tο πλάτος του ηχητικού κύματος:
ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΣΗ
i. Η ταχύτητα διάδοσης εξαρτάται από το μέσο διάδοσης. Αφού δεν αλλάζει το μέσο, η ταχύτητα μένει η ίδια.
ii. Η συχνότητα συνδέεται με το ύψος του ήχου. Όταν αυξάνεται το ύψος αυξάνεται η συχνότητα του ήχου.
iii. Όταν η συχνότητα αυξάνεται και η ταχύτητα μένει σταθερή, το μήκος κύματος μειώνεται, αφού
iv. Το πλάτος συνδέεται με την ενέργεια που προσφέρουμε και άρα την ένταση του ήχου, δηλαδή με την ακουστότητα και όχι το ύψος. Άρα δεν επηρεάζεται.
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:
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
Η σειρήνα ενός περιπολικού που βρίσκεται πολύ κοντά στην ακτή παράγει ήχο συχνότητας 1.200 Ηz. Ο ήχος γίνεται αντιληπτός από τη Μαρία που παίζει στην παραλία και το Σάββα που εκείνη τη στιγμή κάνει ένα μακροβούτι. Στις παρακάτω ερωτήσεις να κυκλώσεις το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Η συχνότητα του ήχου που αντιλαμβάνεται η Μαρία είναι:
Συμπλήρωσε τις λέξεις που λείπουν από το παρακάτω κείμενο έτσι ώστε οι προτάσεις που προκύπτουν να είναι επιστημονικά ορθές:
α. Οι κινήσεις που επαναλαμβάνονται σε ίσα χρονικά διαστήματα ονομάζονται .
β. Οι περιοδικές κινήσεις που πραγματοποιούνται ανάμεσα σε δύο ακραία σημεία της τροχιάς ονομάζονται .
γ. Η μέγιστη απομάκρυνση από τη θέση ισορροπίας ονομάζεται της ταλάντωσης.
δ. O χρόνος μιας πλήρους ονομάζεται της ταλάντωσης (Τ). Ο αριθμός των πλήρων (Ν) που εκτελεί το σώμα σε χρονικό διάστημα Δt προς το αντίστοιχο χρονικό διάστημα ονομάζεται (f).
ε. Στη διάρκεια μιας ταλάντωσης πραγματοποιείται μετατροπή της ενέργειας σε και αντίστροφα και όταν δεν υπάρχουν η ενέργεια της ταλάντωσης διατηρείται σταθερή.
Το κεφάλαιο 4 στη φυσική Γ Γυμνασίου είναι μία εισαγωγή στις ταλαντώσεις και τα φυσικά μεγέθη που τις περιγράφουν, τη συχνότητα, την περίοδο και το πλάτος ταλάντωσης. Θα μας χρειαστούν για το επόμενο κεφάλαιο, τα Κύματα.
Περιοδικές κινήσεις και ταλαντώσεις
Περιοδικές κινήσεις είναι οι κινήσεις οι οποίες επαναλαμβάνονται σε ίσα χρονικά διαστήματα.
Οι περιοδικές κινήσεις που πραγματοποιούνται μεταξύ δύο ακραίων σημείων ονομάζονται ταλαντώσεις.
Μεγέθη που χαρακτηρίζουν μία ταλάντωση
Συχνότητα
Συχνότητα f ονομάζεται ο αριθμός των πλήρων ταλαντώσεων N που εκτελεί ένα σώμα σε χρονικό διάστημα t προς το αντίστοιχο χρονικό διάστημα.
Η μονάδα μέτρησης στο SI της συχνότητας είναι το 1 Hertz.
Περίοδος
Περίοδος T ονομάζεται ο χρόνος μίας πλήρους ταλάντωσης.
Σε χρόνο μίας περιόδου ισχύει Ν=1 άρα ο τύπος γράφεται:
ή
Η μονάδα μέτρησης στο SI της περιόδου είναι το 1s.
Πλάτος ταλάντωσης
Η μέγιστη απομάκρυνση του σώματος από τη θέση ισορροπίας ονομάζεται πλάτος της ταλάντωσης x0.
Η μονάδα μέτρησης στο SI του πλάτους είναι το 1m.
Στις διπλανές ταλαντώσεις παρατηρήστε και συγκρίνετε τη συχνότητα, την περίοδο και το πλάτος τους:
Επανάληψη
Θεωρία Γ Γυμνασίου: Διαβάστε όλη τη θεωρία του μαθήματος σε περιληπτικά φυλλάδια.
Quiz κεφαλαίου 1: Κάντε το quiz για να ελέγξετε το βαθμό εμπέδωσης της ύλης.
Κάποιες προσομοιώσεις, παρακάτω, μπορούν να μας βοηθήσουν στην εμπέδωση των εννοιών.
Μελέτη απλής αρμονικής ταλάντωσηςΕνέργεια στην ταλάντωσηΠερίοδος απλού εκκρεμούς
Ενέργεια στην ταλάντωση
Επιλέξτε κάτω την U-δυναμική ενέργεια, την Κ-κινητική ενέργεια και την Ε-μηχανική ενέργεια και παρατηρείστε τι τιμές παίρνουν στις διάφορες θέσεις της ταλάντωσης. Μπορείτε μετά να αλλάξετε τη σταθερά απόσβεσης b (πχ. b=5kg/s) να δείτε πώς μειώνεται η μηχανική ενέργεια όταν υπάρχουν τριβές επειδή μετατρέπεται σε θερμική.
Περίοδος απλού εκκρεμούς
Εδώ θα δείτε από τι εξαρτάται η περίοδος απλού εκκρεμούς και με ποιό τρόπο. Παρατηρήστε ότι δεν εξαρτάται από τη μάζα και για μικρές γωνίες εκτροπής δεν εξαρτάται ούτε από το πλάτος ταλάντωσης.