FIZYKA KL 8

Fale mechaniczne

Już potrafisz

· opisywać ruch drgający na przykładzie ciężarka na sprężynie oraz wahadła matematycznego;

· posługiwać się pojęciami położenia równowagi, amplitudy drgań, okresu i częstotliwości drgań;

· analizować przemiany energii w ruchu drgającym;

· obliczać okres drgań, gdy znana jest ich częstotliwość.

Nauczysz się

· opisywać mechanizm przekazywania drgań między punktami ośrodka;

· podawać definicję ruchu falowego ;

· posługiwać się wielkościami opisującymi ruch falowy: amplituda fali, okres i częstotliwość fali, długość i prędkość fali.
Obejrzyj film

Jedną z wielkości opisującej falę mechaniczną jest długość fali.

Gdy sfotografujemy falę na sznurze (migawkowe zdjęcie fali), wyglądać będzie ona następująco:

Na rysunku przedstawiono charakterystyczne elementy fali, czyli grzbiety fali – to najwyżej położone punkty. Najniżej położone nazywamy dolinami.

Długość fali (λ) (lambda) – odległość między dwoma sąsiednimi grzbietami (lub dwiema sąsiednimi dolinami) fali; jednostka – metr.

Długość fali to jednocześnie droga, jaką przebywa fala w czasie, gdy źródło fali wykona jedno pełne drganie, czyli w ciągu jednego okresu. Ponieważ fala przemieszcza się ruchem jednostajnym, to przebytą przez nią drogę możemy policzyć, korzystając z zależności s=v⋅ t

Czyli λ= v⋅ T

W ten sposób zapisaliśmy jeden z najważniejszych związków łączących wielkości charakteryzujące ruch falowy. Korzystanie z tego związku będzie przedmiotem ćwiczeń w jednym z następnych rozdziałów.

Podsumowanie - notatka

Fala to zaburzenie rozchodzące się w ośrodku sprężystym.
Źródłem fali jest ciało drgające, które przekazuje drgania cząsteczkom ośrodka.
Gdy w ośrodku rozchodzi się fala, cząsteczki tego ośrodka wykonują ruch drgający, każda wokół swego położenia równowagi.
Fala (czyli zaburzenie) rozchodzi się w ośrodku ruchem jednostajnym wzdłuż ośrodka. Ruch fali jest możliwy wtedy, gdy cząsteczki ośrodka mogą przekazywać drgania od jednej do następnych.
Wielkości charakteryzujące ruch falowy:

prędkość fali (v) – prędkość, z jaką w ośrodku rozchodzi się fala. Jej wielkość zależy od właściwości ośrodka; jego sprężystości i gęstości; jednostka – metr na sekundę [m/s];

v = λ /T lub v = λ ^.f

amplituda fali (A), okres fali (T) i częstotliwość fali (f) to odpowiednio amplituda, okres i częstotliwość drgań cząsteczek ośrodka, w którym rozchodzi się fala;
długość fali (λ) (lambda) – odległość między dwoma sąsiednimi grzbietami (lub dwiema sąsiednimi dolinami) fali; jednostka – metr [m].

Długość fali to jednocześnie droga, jaką przebywa fala w czasie, gdy źródło fali wykona jedno pełne drganie, czyli w ciągu jednego okresu;

λ=v⋅ T lub λ= v / f
Przepisz notatkę do zeszytu.

Przykład

Prędkość rozchodzenia się fali na sznurze wynosi 2,4 m/s. Z jaką częstotliwością należy poruszać sznurem, aby wytworzyć na nim falę o długości 1,2 m?

Dane: Szukane:

v =2,4 m/s f=?

λ= 1,2 m

Rozwiązanie:

Wzór na prędkość fali należy przekształcić dzieląc obie strony przez λ v = λ ^.f /: λ

Otrzymujemy

f = v/ λ

Wstawiamy dane i obliczamy częstotliwość

f = 2,4 m/s: 1,2 m =2 Hz

Odpowiedź: Należy poruszać sznurem z częstotliwością 2 Hz

Praca domowa dla chętnych- Możesz otrzymać ocenę za pracę domową :

Prześlij na adres morawiecsp1@gmail.com Podpisz pracę: klasa... Imię, nazwisko .

Można przesłać zdjęcie napisanej pracy domowej w zeszycie- pismo ma być bardzo wyraźne. Można zrobić część zadań. Też będą ocenione.

Zadanie 1

Dźwięk ma częstotliwość 440 Hz. Oblicz długość fali, jeżeli dźwięk ten rozchodzi się z prędkością 340 m/s.

Podręcznik:

- str.169- zad.2- odpowiadamy pełnym zdaniem.

- str. 170- zad.3- odpowiadamy przepisując całe zdania i podkreślamy wybrane prawidłowe dokończenia zdań.

- W ćwiczeniu 1 ponumeruj pytania i odpowiedz na każde- np. 1- Prawda

Ćwiczenie 1

Powstawanie fal w ośrodkach materialnych i wielkości je opisujące: amplituda, okres, częstotliwość, prędkość i długość fali.

Które z poniższych twierdzeń jest prawdziwe, a które fałszywe?

Prawda Fałsz

· Cząsteczki ośrodka, w którym biegnie fala, płyną razem z nią.

· Cząsteczki ośrodka, w którym biegnie fala, drgają, ale nie przesuwają się razem z falą.

· Fale nie rozchodzą się w gazach.

· Mechanizm rozchodzenia się fali polega na przekazywaniu drgań z jednego elementu ośrodka do drugiego.

· W powietrzu można wytworzyć zarówno fale podłużne, jak i poprzeczne.

· Długość fali można mierzyć w centymetrach.

· Fale o większej amplitudzie rozchodzą się szybciej.

2.04.2020 klasa 8b

Temat : Fale dźwiękowe. Wysokość i głośność dźwięku.

Już potrafisz

opisywać mechanizm przekazywania drgań między punktami ośrodka;

· podawać definicję;

· posługiwać się wielkościami opisującymi fale: amplituda fali, okres i częstotliwość fali, długość i prędkość fali.

Nauczysz się

· co jest źródłem dźwięku, jak powstają fale dźwiękowe

· charakteryzować cechy dźwięku: wysokość dźwięku, głośność;

· podawać związek cech dźwięku z wielkościami fizycznymi charakterystycznymi dla drgań i fal. Obejrzyj film https://www.youtube.com/watch?v=qROXb3AdSt8&t=4s i drugi poniżej.

Wiadomo, że nie wszystkie fale rozchodzące się w powietrzu mogą być zarejestrowane przez ludzkie ucho.

Aby tak się stało, drgania muszą spełniać dwa warunki:

częstotliwość tych drgań musi być większa od 16 Hz, a mniejsza od 20 000 Hz
fale te muszą przenosić energię wystarczającą do pobudzenia narządu słuchu do drgań (jest to tzw. próg słyszalności związany z czułością zmysłu słuchu u danego gatunku; w pewnych sytuacjach może być to granica indywidualna nawet dla danego osobnika lub osoby).

Uwaga: energia drgań nie może być zbyt duża, aby nie doszło do uszkodzenia narządu słuchu (jest to tzw. granica bólu, po przekroczeniu której dźwięk odbierany jest już jako uciążliwy i szkodliwy dla zdrowia hałas).

1. Głośno czy cicho - natężenie dźwięku

O tym, czy dźwięk rejestrowany przez człowieka odbierany jest jako głośny czy cichy, decyduje ilość energii docierającej do jego uszu w ciągu sekundy. Wielkość fizyczna opisująca tę cechę nosi nazwę natężenia dźwięku. Minimalna wartość natężenia dźwięku, potrzebna do wprawienia w ruch błony bębenkowej naszego ucha nosi nazwę progu słyszalności. W literaturze podaje się jej liczbową wartość, ale jest to wartość umowna, gdyż stanowi ona cechę indywidualną każdego człowieka. Ponadto jej wartość zależy od częstotliwości dźwięku. Ucho ludzkie jest najbardziej czułe na dźwięki od 1 do 3 kHz.

Przykład 1

Poniższe rysunki przedstawiają wykresy fal dźwiękowych. Uporządkuj je od najcichszego do najgłośniejszego.

Rozwiązanie:
Aby rozwiązać to zadanie, zwracamy uwagę wyłącznie na amplitudę fali. Największa amplituda to dźwięk najgłośniejszy. Inne cechy fali (na przykład okres) nie mają wpływu na poziom natężenia dźwięku. Najcichszy dźwięk przedstawia fala z rysunku D. Kolejno są to: C, A, B.

3. Wysokość dźwięku

Z częstotliwością drgań związana jest wysokość dźwięku. Dźwięki o małej częstotliwości (ale większej niż 16 Hz) nazywamy niskimi. Dźwięki o dużej częstotliwości to dźwięki wysokie.

Zwróć uwagę, że zmiana częstotliwości dźwięku oznacza zmianę okresu drgań (zmienia się odległość między grzbietami fali).

Przykład 1

Poniższe rysunki przedstawiają wykresy fal dźwiękowych (wartości prędkości rozchodzenia się fal są jednakowe). Uporządkuj je zgodnie z rosnącą wysokością dźwięku.

Rozwiązanie:Aby rozwiązać to zadanie, zwracamy uwagę wyłącznie na okres fali. Największy okres to najmniejsza częstotliwość, czyli dźwięk najniższy. Inne cechy fali (na przykład amplituda) nie mają wpływu na wysokość dźwięku.
Dźwięk o najniższej wysokości przedstawia fala z rysunku C. Kolejno są to: B, A, D.

Podsumowanie- notatka

· Fala dźwiękowa (czyli akustyczna) jest falą mechaniczną.

· Dźwiękami nazywamy fale wytworzone przez ciała drgające z częstotliwością z zakresu od 16 Hz16 Hz do 20 kHz20 kHz. Podany zakres ma charakter umowny, w rzeczywistości jest cechą indywidualną każdego człowieka.

· Fale dźwiękowe rozprzestrzeniają się w różnych ośrodkach, np. powietrzu, wodzie, szkle. Nie rozchodzi się w próżni.

Prędkość rozchodzenia się dźwięku zależy od ośrodka, np. w powietrzu wolniej

, w wodzie szybciej (bo więcej cząsteczek przenosi drgania), w stali jeszcze szybciej.

Dźwięk może być zarejestrowany przez ludzkie ucho, jeśli energia niesiona przez falę dźwiękową jest większa od progu słyszalności, a mniejsza od granicy bólu.

Podstawowymi cechami dźwięku są:

wysokość – związana z częstotliwością fali: wyższy dźwięk – większa częstotliwość;
głośność – związana z amplitudą fali: większa amplituda – głośniejszy dźwięk;

Ćwiczenie 1

Fale dźwiękowe - cechy dźwięków: wysokość i głośność

Oceń, które ze zdań o falach dźwiękowych jest prawdziwe, a które fałszywe.

Prawda-Fałsz

· Dźwięk o poziomie natężenia 20 dB ma natężenie 100 razy większe od progu słyszalności.

· Wysokość dźwięku mierzymy w decybelach.

· Prędkość dźwięku we krwi jest taka sama jak w kości.

· Dźwięk o częstotliwości 500 Hz jest wyższy od dźwięku o częstotliwości 5 kHz.

· Jeśli jakiś dźwięk słyszymy jako głośniejszy od innych, to znaczy, że amplituda fali dźwiękowej jest większa.

· Prędkość dźwięku jest nieograniczona.

· Wszyscy zdrowi ludzie słyszą dźwięki o częstotliwości od 16 Hz do 20 kHz.

· Prędkość dźwięku we krwi jest mniejsza niż w kości.

· Pisk to dźwięk o większej częstotliwości niż stukot.

· Sygnał alarmowy ma częstotliwość zbliżoną do 1 kHz, ponieważ ucho ludzkie jest najbardziej wrażliwe na takie częstotliwości.