მექანიკური ტალღები აბსტრაქტული ფიზიკაში. გაკვეთილის შეჯამება „მექანიკური ტალღები და მათი ძირითადი მახასიათებლები“. გაკვეთილის ტიპი ახლის სწავლა

გაკვეთილი 7/29

საგანი. მექანიკური ტალღები

გაკვეთილის მიზანი: მივცეთ მოსწავლეებს ტალღის მოძრაობის ცნება, როგორც დროში სივრცეში ვიბრაციების გავრცელების პროცესი.

გაკვეთილის ტიპი: გაკვეთილი ახალი მასალის შესწავლაზე.

ᲒᲐᲙᲕᲔᲗᲘᲚᲘᲡ ᲒᲔᲒᲛᲐ

ცოდნის კონტროლი		1. ენერგიის გარდაქმნა რხევების დროს. 2. იძულებითი ვიბრაციები. 3. რეზონანსი
დემონსტრაციები		1. განივი და გრძივი ტალღების ფორმირება და გავრცელება. 2. ფრაგმენტები ვიდეოს „განივი და გრძივი ტალღები“
ახალი მასალის სწავლა		1. მექანიკური ტალღები. 2. ტალღების ძირითადი მახასიათებლები. 3. ტალღების ჩარევა. 4. განივი და გრძივი ტალღები
ნასწავლი მასალის განმტკიცება		1. ხარისხობრივი კითხვები. 2. პრობლემების გადაჭრის სწავლა

ახალი მასალის სწავლა

ტალღების წყარო რხევადი სხეულებია. თუ ასეთი სხეული მდებარეობს რომელიმე გარემოში, ვიბრაცია გადაეცემა ნივთიერების მიმდებარე ნაწილაკებს. და ვინაიდან მატერიის ნაწილაკები ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან, ვიბრაციული ნაწილაკები ვიბრაციას გადასცემენ „მეზობლებს“. შედეგად, ვიბრაცია იწყებს სივრცეში გავრცელებას. ასე ჩნდება ტალღები.

Ø ტალღა არის დროში რხევების გავრცელების პროცესი.

გარემოში მექანიკური ტალღები გამოწვეულია გარემოს ელასტიური დეფორმაციებით. ამა თუ იმ ტიპის ტალღის წარმოქმნა აიხსნება რხევებში მონაწილე ნაწილაკებს შორის ძალური კავშირის არსებობით.

ნებისმიერი ტალღა ატარებს ენერგიას, რადგან ტალღა არის ვიბრაცია, რომელიც ვრცელდება სივრცეში და ნებისმიერ ვიბრაციას, როგორც ვიცით, აქვს ენერგია.

Ø მექანიკური ტალღა გადასცემს ენერგიას, მაგრამ არ გადასცემს მატერიას.

თუ ტალღების წყარო ასრულებს ჰარმონიულ რხევებს, მაშინ მოცემული გარემოს თითოეული წერტილი, რომელშიც რხევები ვრცელდება, ასევე ასრულებს ჰარმონიულ რხევებს და იგივე სიხშირით, როგორც ტალღების წყარო. ამ შემთხვევაში, ტალღას აქვს სინუსოიდური ფორმა. ასეთ ტალღებს ჰარმონიული ეწოდება. ჰარმონიული ტალღის მაქსიმუმს ეწოდება მისი ქერქი.

მაგალითად, განვიხილოთ ტალღა, რომელიც მიედინება კაბელის გასწვრივ, როდესაც მისი ერთი ბოლო ირხევა გარე ძალის გავლენის ქვეშ. თუ კაბელზე რომელიმე წერტილს დავაკვირდებით, შევამჩნევთ, რომ თითოეული წერტილი რხევა იმავე პერიოდით.

Ø დროის T პერიოდს, რომლის დროსაც ხდება ერთი სრული რხევა, ეწოდება რხევის პერიოდი.

სრული რხევა ხდება იმ დროს, როდესაც სხეული უბრუნდება ერთი უკიდურესი პოზიციიდან ამ უკიდურეს პოზიციას.

Ø რხევის სიხშირე v არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც უდრის რხევების რაოდენობას დროის ერთეულზე.

Ø წონასწორობის პოზიციიდან ნაწილაკების უდიდესი გადახრის სიდიდეს ტალღის ამპლიტუდა ეწოდება.

ტალღის პერიოდი და მისი სიხშირე დაკავშირებულია მიმართებით:

ვიბრაციის სიხშირის ერთეულს ეწოდება ჰერცი (Hz): 1 Hz = 1/s.

Ø მანძილს ტალღის უახლოეს წერტილებს შორის, რომლებიც ერთნაირად მოძრაობენ, ტალღის სიგრძე ეწოდება და აღინიშნება λ-ით.

ვინაიდან ტალღები არის ვიბრაციები, რომლებიც დროთა განმავლობაში ვრცელდება სივრცეში, მოდით გავარკვიოთ რა არის ტალღების გავრცელების სიჩქარე. დროში, რომელიც ტოლია ერთ პერიოდს T, საშუალო თითოეულმა წერტილმა განახორციელა ზუსტად ერთი რხევა და დაბრუნდა იმავე პოზიციაზე. ამრიგად, ტალღამ სივრცეში გადაინაცვლა ზუსტად ერთი ტალღის სიგრძით. ამრიგად, თუ ტალღის გავრცელების სიჩქარეს აღვნიშნავთ, მივიღებთ, რომ ტალღის სიგრძე უდრის:

λ = T.

ვინაიდან T = 1/v, ჩვენ აღმოვაჩენთ, რომ ტალღის სიჩქარე, ტალღის სიგრძე და ტალღის სიხშირე დაკავშირებულია მიმართებით:

= λv.

სხვადასხვა წყაროს ტალღები ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად ვრცელდება, რის გამოც ისინი თავისუფლად გადიან ერთმანეთში. ერთი და იგივე სიგრძის ტალღების ზედმეტად გადანაწილებით, შეიძლება დავაკვირდეთ სივრცის ზოგიერთ წერტილში ტალღების გაძლიერებას და ზოგიერთში შესუსტებას.

Ø ერთნაირი სიგრძის ორი ან მეტი ტალღის სივრცეში ურთიერთგაძლიერებას ან შესუსტებას ტალღის ჩარევა ეწოდება.

მექანიკური ტალღები განივი და გრძივია:

განივი ტალღის ნაწილაკები ირხევა ტალღის გავრცელების მიმართულებით (ენერგიის გადაცემის მიმართულებით), ხოლო გრძივი ტალღის ნაწილაკები ტალღის გავრცელების მიმართულებით.

Ø ტალღებს, რომლებშიც გარემოს ნაწილაკები რხევების დროს გადაადგილდებიან ტალღის გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულარული მიმართულებით, განივი ეწოდება.

განივი ტალღები შეიძლება გავრცელდეს მხოლოდ მყარ სხეულებში. ფაქტია, რომ ასეთი ტალღები გამოწვეულია ათვლის დეფორმაციებით, ხოლო სითხეებსა და აირებში არ არის ათვლის დეფორმაციები: სითხეები და აირები არ "ავლენენ წინააღმდეგობას" ფორმის შეცვლაზე.

Ø ტალღებს, რომლებშიც რხევების დროს გარემოს ნაწილაკები გადაადგილდებიან ტალღის გავრცელების მიმართულებით, გრძივი ეწოდება.

გრძივი ტალღის მაგალითია ტალღა, რომელიც მიედინება რბილი ზამბარის გასწვრივ, როდესაც მისი ერთი ბოლო რხევა ზამბარის გასწვრივ მიმართული პერიოდული გარეგანი ძალის გავლენით. გრძივი ტალღები შეიძლება გავრცელდეს ნებისმიერ გარემოში. მიმართება = λ v და λ = T მოქმედებს ორივე ტიპის ტალღისთვის.

კითხვები სტუდენტებისთვის ახალი მასალის პრეზენტაციის დროს

პირველი დონე

1. რა არის მექანიკური ტალღები?

2. იგივე სიხშირის ტალღის სიგრძე სხვადასხვა მედიაში ერთნაირია?

3. სად შეიძლება გავრცელდეს განივი ტალღები?

4. სად შეიძლება გავრცელდეს გრძივი ტალღები?

მეორე დონე

1. შესაძლებელია თუ არა განივი ტალღები სითხეებსა და აირებში?

2. რატომ გადასცემს ტალღები ენერგიას?

ნასწავლი მასალის მშენებლობა

რაც ვისწავლეთ გაკვეთილზე

· ტალღა არის დროში რხევების გავრცელების პროცესი.

· დროის T პერიოდს, რომლის დროსაც ხდება ერთი სრული რხევა, ეწოდება რხევის პერიოდს.

· რხევის სიხშირე v არის ფიზიკური სიდიდე, რომელიც უდრის რხევების რაოდენობას დროის ერთეულზე.

· მანძილს ტალღის უახლოეს წერტილებს შორის, რომლებიც ერთნაირად მოძრაობენ, ტალღის სიგრძე ეწოდება და აღინიშნება λ-ით.

· ერთნაირი სიგრძის ორი ან მეტი ტალღის სივრცეში ურთიერთგაძლიერებას ან შესუსტებას ტალღის ჩარევა ეწოდება.

· ტალღებს, რომლებშიც გარემოს ნაწილაკები რხევების დროს გადაადგილდებიან ტალღის გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულარული მიმართულებით, განივი ეწოდება.

· ტალღებს, რომლებშიც რხევების დროს გარემოს ნაწილაკები გადაადგილდებიან ტალღის გავრცელების მიმართულებით, გრძივი ეწოდება.

Riv1 No10.12; 10.13; 10.14; 10.24.

Riv2 No10.30; 10.46; 10.47; 10.48.

Riv3 No 10.55, 10.56; 10.57.

მუნიციპალური ავტონომიური საგანმანათლებლო დაწესებულება

"სვობოდნის No1 საშუალო სკოლა"

მექანიკური ტალღები

მე-9 კლასი

მასწავლებელი: მალიკოვა

ტატიანა ვიქტოროვნა

გაკვეთილის მიზანი :

მიეცით მოსწავლეებს ტალღის მოძრაობის ცნება, როგორც დროში სივრცეში ვიბრაციების გავრცელების პროცესი; სხვადასხვა ტიპის ტალღების დანერგვა; ჩამოაყალიბეთ წარმოდგენა ტალღის გავრცელების სიგრძისა და სიჩქარის შესახებ; აჩვენებს ტალღების მნიშვნელობას ადამიანის ცხოვრებაში.

გაკვეთილის საგანმანათლებლო მიზნები:

1.მოსწავლეებთან ერთად განიხილეთ ტალღების დამახასიათებელი ძირითადი ცნებები.

2.გადასინჯეთ და გააცანით მოსწავლეებს ბგერითი ტალღების გამოყენების ახალი ფაქტები და მაგალითები. ასწავლეთ როგორ შეავსოთ ცხრილი გაკვეთილის განმავლობაში გამოსვლებიდან მაგალითებით.

3. ასწავლეთ მოსწავლეებს გამოიყენონ ინტერდისციპლინარული კავშირები შესასწავლი ფენომენების გასაგებად.

გაკვეთილის საგანმანათლებლო მიზნები:

1. მსოფლმხედველობრივი ცნებების განათლება (მიზეზ-შედეგობრივი კავშირები გარემომცველ სამყაროში, სამყაროს შემეცნება).

2. მორალური პოზიციების განათლება (ბუნების სიყვარული, ურთიერთპატივისცემა).

გაკვეთილის განვითარების მიზნები:

1.მოსწავლეთა დამოუკიდებელი აზროვნებისა და ინტელექტის განვითარება.

2. კომუნიკაციის უნარის განვითარება: კომპეტენტური ზეპირი მეტყველება.

გაკვეთილების დროს:

ორგანიზების დრო

ახალი მასალის სწავლა

ტალღური ფენომენები, რომლებიც შეინიშნება ყოველდღიურ ცხოვრებაში. ტალღური პროცესების გავრცელება ბუნებაში. ტალღური პროცესების გამომწვევი მიზეზების განსხვავებული ბუნება. ტალღის განმარტება. მყარი და სითხეებში ტალღების წარმოქმნის მიზეზები. ტალღების მთავარი თვისებაა ენერგიის გადაცემა მატერიის გადაცემის გარეშე. ორი ტიპის ტალღების დამახასიათებელი ნიშნები - გრძივი და განივი. მექანიკური ტალღების გავრცელების მექანიზმი. ტალღის სიგრძე. ტალღის გავრცელების სიჩქარე. წრიული და ხაზოვანი ტალღები.

კონსოლიდაცია : საპრეზენტაციო დემონსტრაცია თემაზე: „მექანიკური

ტალღები"; ტესტი

Საშინაო დავალება : § 42,43,44

დემოები: განივი ტალღები სადენში, გრძივი და განივი ტალღები მოდელზე

ფრონტალური ექსპერიმენტი: წრიული და წრფივი ტალღების მიღება და დაკვირვება

ვიდეო ფრაგმენტი: წრიული და ხაზოვანი ტალღები.

გადავდივართ რხევების გავრცელების შესწავლაზე. თუ ვსაუბრობთ მექანიკურ ვიბრაციებზე, ანუ ნებისმიერი მყარი, თხევადი ან აირისებრი საშუალების რხევად მოძრაობაზე, მაშინ ვიბრაციების გავრცელება ნიშნავს ვიბრაციის გადატანას გარემოს ერთი ნაწილაკიდან მეორეზე. ვიბრაციის გადაცემა განპირობებულია იმით, რომ მედიუმის მიმდებარე ტერიტორიები ერთმანეთთან არის დაკავშირებული. ეს კავშირი შეიძლება განხორციელდეს სხვადასხვა გზით. ეს შეიძლება გამოწვეული იყოს, კერძოდ, ელასტიური ძალებით, რომლებიც წარმოიქმნება გარემოს დეფორმაციის შედეგად მისი ვიბრაციების დროს. შედეგად, ერთ ადგილას რაიმე გზით გამოწვეული რხევა იწვევს რხევების თანმიმდევრულ წარმოქმნას სხვა ადგილებში, უფრო და უფრო შორს საწყისიდან და მიიღება ე.წ.

რატომ ვსწავლობთ საერთოდ ტალღის მოძრაობას? ფაქტია, რომ ტალღურ ფენომენებს დიდი მნიშვნელობა აქვს ყოველდღიურ ცხოვრებაში. ეს ფენომენები მოიცავს ხმის ვიბრაციების გავრცელებას, რაც გამოწვეულია ჩვენს ირგვლივ ჰაერის ელასტიურობით. ელასტიური ტალღების წყალობით, ჩვენ შეგვიძლია მოვისმინოთ მანძილზე. გადაყრილი ქვისგან წყლის ზედაპირზე მიმოფანტული წრეები, ტბების ზედაპირზე მცირე ტალღები და უზარმაზარი ოკეანის ტალღები ასევე მექანიკური ტალღებია, თუმცა განსხვავებული ტიპის. აქ წყლის ზედაპირის მიმდებარე მონაკვეთებს შორის კავშირი განპირობებულია არა ელასტიურობით, არამედ გრავიტაციით ან ზედაპირული დაძაბულობის ძალებით.

ცუნამი - უზარმაზარი ოკეანის ტალღები. მათ შესახებ ყველას სმენია, მაგრამ იცით რატომ ყალიბდებიან?

ისინი წარმოიქმნება ძირითადად წყალქვეშა მიწისძვრების დროს, როდესაც ხდება ზღვის ფსკერის მონაკვეთების სწრაფი გადაადგილება. ისინი ასევე შეიძლება მოხდეს წყალქვეშა ვულკანების აფეთქებისა და ძლიერი მეწყერის შედეგად.

ღია ზღვაში ცუნამი არა მხოლოდ დამღუპველია, არამედ, უფრო მეტიც, უხილავია. ცუნამის ტალღების სიმაღლე არ აღემატება 1-3 მეტრს, თუ ასეთი ტალღა, რომელსაც აქვს ენერგიის უზარმაზარი მარაგი, სწრაფად გადაივლის გემის ქვეშ, მაშინ ის მხოლოდ შეუფერხებლად ამოვა და შემდეგ ისევე შეუფერხებლად დაეცემა. ცუნამის ტალღა კი მართლაც სწრაფად, 700-1000 კმ/სთ სიჩქარით ცურავს ოკეანის სივრცეებს. შედარებისთვის, თანამედროვე რეაქტიული თვითმფრინავი იმავე სიჩქარით დაფრინავს.

როგორც კი ცუნამის ტალღა წარმოიქმნება, მას შეუძლია ათასობით და ათობით ათასი კილომეტრის გავლა ოკეანის გასწვრივ, თითქმის შესუსტების გარეშე.

მიუხედავად იმისა, რომ ღია ოკეანეში სრულიად უსაფრთხოა, ასეთი ტალღა უკიდურესად საშიში ხდება სანაპირო ზონაში. იგი მთელ თავის დაუხარჯავ უზარმაზარ ენერგიას ნაპირზე გამანადგურებელ დარტყმაში დებს. ამ შემთხვევაში ტალღის სიჩქარე მცირდება 100-200 კმ/სთ-მდე, სიმაღლე კი ათეულ მეტრამდე იზრდება.

ბოლო ცუნამმა ინდონეზიაში 2004 წლის დეკემბერში დაარტყა და დაიღუპა 120 ათასზე მეტი ადამიანი, რის შედეგადაც მილიონზე მეტი ადამიანი უსახლკაროდ დარჩა.

სწორედ ამიტომ არის ძალიან მნიშვნელოვანი ამ ფენომენების შესწავლა და, თუ შესაძლებელია, მსგავსი ტრაგედიების პრევენცია.

არა მხოლოდ ხმის ტალღებს შეუძლია ჰაერში გადაადგილება, არამედ დესტრუქციული აფეთქების ტალღებიც. სეისმური სადგურები აღრიცხავენ მიწისძვრებს, რომლებიც გამოწვეულია ათასობით კილომეტრის დაშორებით. ეს შესაძლებელია მხოლოდ იმიტომ, რომ სეისმური ტალღები - ვიბრაციები დედამიწის ქერქში - ვრცელდება მიწისძვრის ადგილიდან.

უზარმაზარ როლს თამაშობს სრულიად განსხვავებული ხასიათის ტალღური ფენომენი, კერძოდ ელექტრომაგნიტური ტალღები. ელექტრომაგნიტური ტალღებით გამოწვეულ ფენომენებს მიეკუთვნება, მაგალითად, სინათლე, რომლის მნიშვნელობა ადამიანის სიცოცხლისთვის ძნელია გადაჭარბებული შეფასება.

მომდევნო გაკვეთილებში ჩვენ უფრო დეტალურად განვიხილავთ ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოყენებას. ახლა კი დავუბრუნდეთ მექანიკური ტალღების შესწავლას.

დროთა განმავლობაში სივრცეში ვიბრაციების გავრცელების პროცესს ე.წ ტალღა . საშუალო ნაწილაკები, რომლებშიც ტალღა ვრცელდება, არ არის გადაცემული, ისინი მხოლოდ რხევავენ თავიანთი წონასწორობის პოზიციების გარშემო.

ნაწილაკების რხევების მიმართულებიდან გამომდინარე, ტალღის გავრცელების მიმართულებასთან მიმართებაში, არსებობს გრძივი და განივი ტალღები.

გამოცდილება. ჩამოკიდეთ გრძელი კაბელი ერთ ბოლოზე. თუ კაბელის ქვედა ბოლო სწრაფად გაიწელება გვერდზე და დაბრუნდება უკან, "მოხრა" მიემართება ტვინის გასწვრივ ზემოთ. ტვინის თითოეული წერტილი ირხევა ტალღის გავრცელების მიმართულების პერპენდიკულურად, ანუ გავრცელების მიმართულებით. ამიტომ ამ ტიპის ტალღებს განივი ეწოდება.

რა შედეგები მოჰყვება რხევითი მოძრაობის გადატანას საშუალო ერთი წერტილიდან მეორეზე და რატომ ხდება ეს დაგვიანებით? ამ კითხვაზე პასუხის გასაცემად საჭიროა გავიგოთ ტალღის დინამიკა.

ტვინის ქვედა ბოლოში გადაადგილება იწვევს ამ ადგილას ტვინის დეფორმაციას. ჩნდება ელასტიური ძალები, რომლებიც ცდილობენ გაანადგურონ დეფორმაცია, ანუ ჩნდება დაძაბულობა, რომელიც იკავებს ტვინის უშუალოდ მიმდებარე მონაკვეთს ჩვენი ხელით გადაადგილებული მონაკვეთის შემდეგ. ამ მეორე მონაკვეთის გადაადგილება იწვევს დეფორმაციას და დაძაბულობას შემდეგში და ა.შ. ტვინის მონაკვეთებს აქვს მასა და, შესაბამისად, ინერციის გამო, ისინი არ იძენენ ან კარგავენ სიჩქარეს ელასტიური ძალების გავლენის ქვეშ მყისიერად. როდესაც სადენის ბოლო ყველაზე დიდ გადახრებამდე მივიყვანთ მარჯვნივ და დავიწყებთ მის მარცხნივ გადაადგილებას, მიმდებარე მონაკვეთი კვლავ განაგრძობს მოძრაობას მარჯვნივ და მხოლოდ გარკვეული შეფერხებით გაჩერდება და ასევე წავა მარცხნივ. . ამრიგად, ვიბრაციის დაგვიანებული გადასვლა კაბელის ერთი წერტილიდან მეორეზე აიხსნება კაბელის მასალაში ელასტიურობისა და მასის არსებობით.

გამრავლების მიმართულება

ტალღის რხევები

განივი ტალღების გავრცელების დემონსტრირება შესაძლებელია აგრეთვე ტალღური მანქანის გამოყენებით. თეთრი ბურთები გარემოს ნაწილაკების სიმულაციას ახდენს; მათ შეუძლიათ ვერტიკალური ღეროების გასწვრივ სრიალი. ბურთები ძაფებით არის დაკავშირებული დისკზე. დისკის ბრუნვისას ბურთები მოძრაობენ ღეროების გასწვრივ, მათი მოძრაობა წყლის ზედაპირზე ტალღის ნიმუშს მოგვაგონებს. თითოეული ბურთი მოძრაობს ზევით და ქვევით გვერდებზე გადასვლის გარეშე.

ახლა მივაქციოთ ყურადღება, როგორ მოძრაობს ორი გარე ბურთი, რხევა ერთნაირი პერიოდით და ამპლიტუდით და ამავე დროს აღმოჩნდება ზედა და ქვედა პოზიციებზე. ამბობენ, რომ ისინი რხევავენ იმავე ფაზაში.

იმავე ფაზაში რხევადი ტალღის უახლოეს წერტილებს შორის მანძილი ეწოდება ტალღის სიგრძე. ტალღის სიგრძე აღინიშნება ბერძნული ასო λ-ით.

ახლა ვცადოთ გრძივი ტალღების სიმულაცია. როდესაც დისკი ბრუნავს, ბურთები ირხევა გვერდიდან გვერდზე. თითოეული ბურთი პერიოდულად გადახრის მარცხნივ ან მარჯვნივ წონასწორული პოზიციიდან. რხევების შედეგად ნაწილაკები ან ერთიანდებიან, ქმნიან თრომბს, ან შორდებიან და ქმნიან ვაკუუმს. ბურთის რხევების მიმართულება ემთხვევა ტალღის გავრცელების მიმართულებას. ასეთ ტალღებს გრძივი ეწოდება.

რა თქმა უნდა, გრძივი ტალღებისთვის ტალღის სიგრძის განმარტება რჩება სრული ძალით.

მიმართულება

ტალღის გავრცელება

ვიბრაციის მიმართულება

ორივე გრძივი და განივი ტალღები შეიძლება წარმოიშვას მხოლოდ ელასტიურ გარემოში. მაგრამ ყოველ შემთხვევაში? როგორც უკვე აღვნიშნეთ, განივი ტალღის დროს ფენები გადაინაცვლებს ერთმანეთთან შედარებით. მაგრამ ელასტიური ათვლის ძალები წარმოიქმნება მხოლოდ მყარ სხეულებში. სითხეებსა და აირებში მიმდებარე ფენები თავისუფლად სრიალებს ერთმანეთზე ელასტიური ძალების გამოჩენის გარეშე. და რადგან არ არსებობს ელასტიური ძალები, მაშინ განივი ტალღების ფორმირება შეუძლებელია.

გრძივი ტალღის დროს, საშუალო სექციები განიცდიან შეკუმშვას და იშვიათობას, ანუ ისინი ცვლიან მოცულობას. როდესაც მოცულობა იცვლება, ელასტიური ძალები წარმოიქმნება როგორც მყარ სხეულებში, ასევე სითხეებში და აირებში. აქედან გამომდინარე, გრძივი ტალღები შესაძლებელია სხეულებში რომელიმე ამ მდგომარეობით.

უმარტივესი დაკვირვებები გვარწმუნებს, რომ მექანიკური ტალღების გავრცელება მყისიერად არ ხდება. ყველამ დაინახა, როგორ გაფართოვდა წრეები წყალზე თანდათანობით და თანაბრად, ან როგორ ტრიალებდა ზღვის ტალღები. აქ პირდაპირ ვხედავთ, რომ ვიბრაციების ერთი ადგილიდან მეორეზე გავრცელებას გარკვეული დრო სჭირდება. მაგრამ ხმის ტალღებისთვის, რომლებიც ნორმალურ პირობებში უხილავია, იგივეს აღმოჩენა ადვილია. თუ შორს არის გასროლა, ლოკომოტივის სასტვენი ან დარტყმა რომელიმე საგანზე, მაშინ ჩვენ ჯერ ვხედავთ ამ მოვლენებს და მხოლოდ გარკვეული დროის შემდეგ გვესმის ხმა. რაც უფრო შორს არის ხმის წყარო ჩვენგან, მით უფრო დიდია შეფერხება. ელვის ელვასა და ჭექა-ქუხილის ტაშს შორის დროის ინტერვალი ზოგჯერ რამდენიმე ათეულ წამს აღწევს.

ერთი პერიოდის ტოლ დროს, ტალღა ვრცელდება ტალღის სიგრძის ტოლ მანძილზე, ამიტომ მისი სიჩქარე განისაზღვრება ფორმულით:

v=λ /T ან v=λν

ამოცანა: მეთევზემ შეამჩნია, რომ 10 წამში მოცურავი ტალღებზე 20 რხევას აკეთებს, მიმდებარე ტალღის თხემებს შორის მანძილი 1,2 მ. რა არის ტალღის გავრცელების სიჩქარე?

მოცემულია: გამოსავალი:

λ=1,2 მ T=t/N v=λN/t

v -? v=1.2*20/10=2.4 მ/წმ

ახლა დავუბრუნდეთ ტალღების ტიპებს. გრძივი, განივი... კიდევ რა ტალღები არსებობს?

ვნახოთ ფილმის ფრაგმენტი

სფერული (წრიული) ტალღები

თვითმფრინავი (წრფივი) ტალღები

მექანიკური ტალღის გავრცელება, რომელიც არის მოძრაობის თანმიმდევრული გადაცემა საშუალო ერთი ნაწილიდან მეორეზე, ამით ნიშნავს ენერგიის გადაცემას. ეს ენერგია მიეწოდება ტალღის წყაროს, როდესაც ის მოძრაობაში აყენებს გარემოს მიმდებარე ფენას. ამ ფენიდან ენერგია გადადის შემდეგ ფენაზე და ა.შ. როდესაც ტალღა ხვდება სხვადასხვა სხეულებს, მის მიერ გადატანილი ენერგია შეიძლება წარმოქმნას სამუშაო ან გარდაიქმნას სხვა სახის ენერგიად.

მატერიის გადაცემის გარეშე ენერგიის ასეთი გადაცემის ნათელი მაგალითია აფეთქების ტალღები. აფეთქების ადგილიდან მრავალი ათეული მეტრის მანძილზე, სადაც არც ფრაგმენტები და არც ცხელი ჰაერის ნაკადი არ აღწევს, აფეთქების ტალღა შლის მინას, არღვევს კედლებს და ა.შ., ანუ წარმოქმნის უამრავ მექანიკურ სამუშაოს. ჩვენ შეგვიძლია დავაკვირდეთ ამ ფენომენებს ტელევიზიით, მაგალითად, ომის ფილმებში.

ტალღით ენერგიის გადაცემა ტალღების ერთ-ერთი თვისებაა. რა სხვა თვისებები აქვს ტალღებს?

ანარეკლი

რეფრაქცია

ჩარევა

დიფრაქცია

მაგრამ ამ ყველაფერზე მომდევნო გაკვეთილზე ვისაუბრებთ. ახლა შევეცადოთ გავიმეოროთ ყველაფერი, რაც ამ გაკვეთილზე ვისწავლეთ ტალღების შესახებ.

კითხვები კლასისთვის + პრეზენტაციის დემონსტრირება ამ თემაზე

ახლა კი შევამოწმოთ რამდენად აითვისეთ დღევანდელი გაკვეთილის მასალა მცირე ტესტის დახმარებით.

სსრკ კავშირის სამინისტრო

ლენინგრადის კომუნიკაციების ელექტროტექნიკური ინსტიტუტი პროფ. M.A. BONCH-BRUEVICH

S. F. Skirko, S. B. Vrasky

რხევები

სახელმძღვანელო

ლენინგრადი

შესავალი

ოსცილატორულ პროცესებს ფუნდამენტური მნიშვნელობა აქვს არა მხოლოდ მაკროსკოპულ ფიზიკასა და ტექნოლოგიაში, არამედ მიკროფიზიკის კანონებშიც. იმისდა მიუხედავად, რომ რხევითი ფენომენების ბუნება განსხვავებულია, ამ ფენომენებს აქვთ საერთო მახასიათებლები და ექვემდებარება ზოგად კანონებს.

ამ სახელმძღვანელოს მიზანია დაეხმაროს სტუდენტებს გაიგონ მექანიკური სისტემის რხევებისა და ელექტრულ წრეში რხევების ზოგადი შაბლონები, გამოიყენონ ზოგადი მათემატიკური აპარატი ამ ტიპის რხევების აღსაწერად და გამოიყენონ ელექტრომექანიკური ანალოგიების მეთოდი, რაც მნიშვნელოვნად ამარტივებს ამოხსნას. ბევრი საკითხის.

სახელმძღვანელოში მნიშვნელოვანი ადგილი ეთმობა ამოცანებს, ვინაიდან ისინი ავითარებენ ზოგადი კანონების გამოყენების უნარს კონკრეტული საკითხების გადასაჭრელად და შესაძლებელს ხდიან თეორიული მასალის დაუფლების სიღრმის შეფასებას.

IN ყოველი ნაწილის ბოლოს მოცემულია სავარჯიშოები ტიპიური ამოცანების გადაწყვეტებით და რეკომენდებულია დამოუკიდებელი გადაწყვეტის ამოცანები.

დამოუკიდებელი ამოხსნისთვის სახელმძღვანელოში მოცემული ამოცანები შეიძლება გამოვიყენოთ სავარჯიშოებშიც, ტესტებში და დამოუკიდებელ სამუშაოსა და საშინაო დავალებაზე.

IN ზოგიერთ განყოფილებას აქვს ამოცანები, რომელთაგან ზოგიერთი დაკავშირებულია არსებულ ლაბორატორიულ სამუშაოებთან.

სახელმძღვანელო განკუთვნილია ლენინგრადის სახელობის კომუნიკაციების ელექტროტექნიკური ინსტიტუტის სრულ განაკვეთზე, საღამოს და კორესპონდენციის განყოფილებების ყველა ფაკულტეტის სტუდენტებისთვის. პროფ. M.A.Bonch-Bruevich.

მათ განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვთ მიმოწერის სტუდენტებისთვის, რომლებიც კურსზე დამოუკიდებლად მუშაობენ.

§ 1. ჰარმონიული ვიბრაცია რხევები არის პროცესები, რომლებიც მეორდება ზუსტად ან დაახლოებით

რეგულარული ინტერვალებით.

უმარტივესი არის ჰარმონიული რხევა, რომელიც აღწერილია განტოლებებით:

a - რხევის ამპლიტუდა - სიდიდის უდიდესი მნიშვნელობა,

რხევის ფაზა, რომელიც ამპლიტუდასთან ერთად განსაზღვრავს x-ის მნიშვნელობას ნებისმიერ დროს,

რხევის საწყისი ფაზა, ანუ ფაზის მნიშვნელობა t=0 დროს,

ω - ციკლური (წრიული) სიხშირე, რომელიც განსაზღვრავს რხევის ფაზის ცვლილების სიჩქარეს.

როდესაც რხევის ფაზა იცვლება 2-ით, sin(+) და cos(+) მნიშვნელობები მეორდება, ამიტომ ჰარმონიული რხევა პერიოდული პროცესია.

როდესაც f=0, ωt-ის ცვლილება 2·π-ით მოხდება t=T დროში, ანუ

	2 და
	დროის ინტერვალი T-რხევის პერიოდი. მომენტში							დრო t, t + 2T,
	2 + 3T და ა.შ. - x მნიშვნელობები იგივეა.
	რხევის სიხშირე:

სიხშირე განსაზღვრავს ვიბრაციის რაოდენობას წამში.

ერთეული *ω+ = რად/წ; + = მიხარია; [ + = Hz (s-1), [T] = s. სიხშირისა და პერიოდის (1.1) განტოლებაში შეყვანით მივიღებთ:

	= ∙ sin(2 ∙

1 ეს შეიძლება იყოს კონდენსატორის მუხტი, დენის სიძლიერე წრედში, ქანქარის გადახრის კუთხე, წერტილის კოორდინატი და ა.შ.

ბრინჯი. 1.1

თუ არის რხევითი წერტილის მანძილი წონასწორობის პოზიციიდან, მაშინ ამ წერტილის მოძრაობის სიჩქარე შეიძლება ვიპოვოთ x დიფერენცირებით t-ის მიმართ. მოდით შევთანხმდეთ, რომ აღვნიშნოთ წარმოებული ℓ-ის მიმართ

			Cos(+) .

(1.6)-დან ირკვევა, რომ ჰარმონიული რხევის შემსრულებელი წერტილის სიჩქარე ასევე ასრულებს მარტივ ჰარმონიულ რხევას.

სიჩქარის ამპლიტუდა

ანუ, ეს დამოკიდებულია გადაადგილების ამპლიტუდაზე და რხევის სიხშირეზე ω ან ѵ და, შესაბამისად, რხევის პერიოდზე T.

(1.1) და (1.6) შედარებიდან ირკვევა, რომ არგუმენტი (+) ორივე განტოლებაში ერთი და იგივეა, მაგრამ გამოიხატება სინუსებით და კოსინუსებით.

თუ ავიღებთ დროის მეორე წარმოებულს, მივიღებთ გამოხატულებას წერტილის აჩქარებისთვის, რომელსაც აღვნიშნავთ

(1.8) (1.9)-თან შედარება, ჩვენ ვხედავთ, რომ აჩქარება პირდაპირ კავშირშია გადაადგილებასთან.

= −2

აჩქარება გადაადგილების პროპორციულია (წონასწორობის პოზიციიდან) და მიმართულია (მინუს ნიშნის) გადაადგილების წინააღმდეგ, ანუ მიმართულია წონასწორობის პოზიციისკენ. აჩქარების ეს თვისება საშუალებას გვაძლევს განვაცხადოთ:სხეული ასრულებს მარტივ ჰარმონიულ რხევად მოძრაობას, თუ მასზე მოქმედი ძალა პირდაპირპროპორციულია სხეულის წონასწორობის პოზიციიდან გადაადგილებისა და მიმართულია გადაადგილების საწინააღმდეგოდ.

ნახ. 1.1 აჩვენებს წერტილის x გადაადგილების დამოკიდებულების გრაფიკებს წონასწორობის პოზიციაზე,

წერტილის სიჩქარე და აჩქარება დროის მიმართ.

Სავარჯიშოები

1.1. რა არის საწყისი ფაზის შესაძლო მნიშვნელობები, თუ საწყისი გადაადგილება არის x 0 = -0,15 სმ, ხოლო საწყისი სიჩქარე x0 = 26 სმ/წმ.

გამოსავალი: თუ გადაადგილება უარყოფითია და სიჩქარე დადებითია, როგორც ეს პირობით არის განსაზღვრული, მაშინ რხევის ფაზა მდგომარეობს პერიოდის მეოთხე მეოთხედში, ანუ 270°-დან 360°-მდე (-90°-დან 0°-მდე). .

ამოხსნა: (1.1) და (1.6) გამოყენებით და მათში t = 0 ჩასვით, პირობის მიხედვით გვაქვს განტოლებათა სისტემა:

	2cos;		−0,15 = ∙ 2 ∙ 5 cos ,
საიდანაც განვსაზღვრავთ და.
1.3. მატერიალური წერტილის რხევები მოცემულია სახით
დაწერეთ ვიბრაციის განტოლება კოსინუსების მიხედვით.
1.4. მატერიალური წერტილის რხევები მოცემულია სახით

დაწერეთ რხევების განტოლება სინუსების მიხედვით.

დამოუკიდებლად გადასაჭრელი პრობლემები

რხევების წარმოდგენის გეომეტრიული მეთოდი V e c t o r a m p l i t u d y გამოყენებით.

ნახ. ნახაზი 1.2 გვიჩვენებს ღერძს თვითნებური წერტილიდან, რომლის რადიუსია გამოყვანილი - ვექტორი რიცხობრივად ტოლია ამპლიტუდისა. ეს ვექტორი ერთნაირად ბრუნავს კუთხური სიჩქარით საათის ისრის საწინააღმდეგოდ.

თუ t = 0-ზე რადიუსის ვექტორმა გააკეთა კუთხე ჰორიზონტალურ ღერძთან, მაშინ t დროს ეს კუთხე უდრის +.

ამ შემთხვევაში ვექტორის დასასრულის პროექციას ღერძზე აქვს კოორდინატი

ეს განტოლება განსხვავდება (1.11) საწყის ფაზაში.

დასკვნა. ჰარმონიული რხევა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს პროექციის მოძრაობით ამპლიტუდის ვექტორის ბოლოს გარკვეულ ღერძზე, რომელიც გამოყვანილია ღერძის თვითნებური წერტილიდან და თანაბრად ბრუნავს ამ წერტილის მიმართ. ამ შემთხვევაში ვექტორის a მოდული შედის ჰარმონიული რხევის განტოლებაში, როგორც ამპლიტუდა, კუთხური სიჩქარე, როგორც ციკლური სიხშირე, და კუთხე, რომელიც განსაზღვრავს რადიუსის პოზიციას - ვექტორი იმ მომენტში, როდესაც დრო იწყებს დათვლას. საწყისი ეტაპი.

ჰარმონიული რხევების წარმოდგენა

განტოლებას (1.14) აქვს იდენტობის ხასიათი. მაშასადამე, ჰარმონიული რხევა

Asin (+), ან = acos (+),

შეიძლება წარმოდგენილი იყოს რთული რიცხვის რეალური ნაწილით

= (+).

თუ თქვენ შეასრულებთ მათემატიკურ მოქმედებებს კომპლექსურ რიცხვებზე, შემდეგ კი გამოყოფთ რეალურ ნაწილს წარმოსახვითი ნაწილისგან, მიიღებთ იგივე შედეგს, როგორც შესაბამის ტრიგონომეტრიულ ფუნქციებზე მუშაობისას. ეს საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ შედარებით რთული ტრიგონომეტრიული გარდაქმნები უფრო მარტივი ოპერაციებით ექსპონენციალურ ფუნქციებზე.

§ 2 სისტემის უფასო ვიბრაციები დატენვის გარეშე

თავისუფალი ვიბრაციები არის ის, რაც ხდება გარე გავლენის შედეგად წონასწორობიდან გამოსულ სისტემაში.

და თავის საქმეზე დარჩა. დაუცველი რხევები არის მუდმივი ამპლიტუდის მქონე რხევები.

განვიხილოთ ორი პრობლემა:

1. უფასო ვიბრაციები მექანიკური სისტემის დემპუნტის გარეშე.

2. თავისუფალი რხევები ელექტრული წრეში შესუსტების გარეშე.

ამ პრობლემების გადაწყვეტის შესწავლისას ყურადღება მიაქციეთ იმ ფაქტს, რომ ამ სისტემებში პროცესების აღმწერი განტოლებები ერთნაირი აღმოჩნდება, რაც შესაძლებელს ხდის ანალოგიების მეთოდის გამოყენებას.

1. მექანიკური სისტემა

სისტემა შედგება მასის სხეულისგან, რომელიც დაკავშირებულია ფიქსირებულ კედელთან ზამბარით. სხეული მოძრაობს ჰორიზონტალური სიბრტყის გასწვრივ აბსოლუტურად, ხახუნის გარეშე. წყაროს მასა უმნიშვნელოა

სხეულის წონასთან შედარებით.

ნახ. 2.1, ეს სისტემა გამოსახულია წონასწორობის მდგომარეობაში ნახ. 2.1, გაუწონასწორებელი სხეულით.

ძალა, რომელიც უნდა იქნას გამოყენებული ზამბარის გასაჭიმად, დამოკიდებულია ზამბარის თვისებებზე.

სად არის ზამბარის დრეკადობის მუდმივი.

ამრიგად, განხილული მექანიკური სისტემა არის ხაზოვანი ელასტიური სისტემა ხახუნის გარეშე.

გარეგანი ძალის მოქმედების შეწყვეტის შემდეგ (მდგომარეობიდან გამომდინარე, სისტემა ამოღებულია წონასწორული მდგომარეობიდან და რჩება თავისთვის), ზამბარის მხრიდან სხეულზე მოქმედებს ელასტიური აღმდგენი ძალა, თანაბარი სიდიდით და

გარე ძალის საპირისპირო მიმართულებით
დაბრუნება = −.
ნიუტონის მეორე კანონის გამოყენება

ვიღებთ სხეულის საკუთარი მოძრაობის დიფერენციალურ განტოლებას

ეს არის წრფივი (და შედის განტოლებაში პირველი ხარისხით), ერთგვაროვანი (განტოლება არ შეიცავს თავისუფალ ტერმინს) მეორე რიგის დიფერენციალური განტოლება მუდმივი კოეფიციენტებით.

განტოლების წრფივობა წარმოიქმნება f ძალისა და ზამბარის დეფორმაციის წრფივი ურთიერთობის გამო.

ვინაიდან აღმდგენი ძალა აკმაყოფილებს პირობას (1.10), შეიძლება ითქვას, რომ სისტემა ასრულებს ჰარმონიულ რხევას ციკლურით.

სიხშირე =		რაც პირდაპირ გამომდინარეობს (1.10) და (2.3) განტოლებიდან.
(2.4) განტოლების ამოხსნას ვწერთ ფორმაში

ჩანაცვლება (2.5) და განტოლებაში (2.4) აქცევს (2.4) იდენტურად. მაშასადამე, განტოლება (2.5) არის (2.4) განტოლების ამონახსნი.

დასკვნა: ელასტიური სისტემა, რომელიც გამოდის წონასწორობიდან და თავისთვის დარჩა, ასრულებს ჰარმონიულ რხევას ციკლური სიხშირით.

დამოკიდებულია სისტემის პარამეტრებზე და ეწოდება ბუნებრივი ციკლური სიხშირე.

ასეთი სისტემის რხევის ბუნებრივი სიხშირე და ბუნებრივი პერიოდი

(2.5), ისევე როგორც (1.1), მოიცავს კიდევ ორ რაოდენობას: ამპლიტუდას და საწყის ფაზას. ეს რაოდენობები არ იყო თავდაპირველ დიფერენციალურ განტოლებაში (2.4). ისინი ჩნდებიან ორმაგი ინტეგრაციის შედეგად, როგორც თვითნებური მუდმივები. ამრიგად, სისტემის თვისებები არ განსაზღვრავს საკუთარი რხევების არც ამპლიტუდას და არც ფაზას. რხევების ამპლიტუდა დამოკიდებულია გარე ძალით გამოწვეულ მაქსიმალურ გადაადგილებაზე; რხევების საწყისი ეტაპი დამოკიდებულია დროის მითითების წერტილის არჩევანზე. ამრიგად, რხევების ამპლიტუდა და საწყისი ფაზა დამოკიდებულია საწყის პირობებზე.

2. ელექტრული წრე

განვიხილოთ თავისუფალი რხევების მეორე მაგალითი - რხევები ელექტრულ წრეში, რომელიც შედგება ტევადობის C და ინდუქციური L-ისგან (ნახ. 2.2).

მარყუჟის წინააღმდეგობა R = 0 (პირობა ისეთივე არარეალურია, როგორც წინა პრობლემაში ხახუნის არარსებობა).

ავიღოთ შემდეგი პროცედურა:

1. გასაღებს გახსნით ვამუხტავთ კონდენსატორს

ზოგიერთი დატენვა პოტენციურ განსხვავებაზე. ეს შეესაბამება სისტემის წონასწორობიდან გამოყვანას.

2. გამორთეთ წყარო (ეს არ არის ნაჩვენები სურათზე)

და ჩვენ ვხურავთ კლავიშს S. სისტემა რჩება თავის საქმეზე. კონდენსატორი მიდრეკილია პოზიციისკენბალანსი - ის

გამონადენები. მუხტი და პოტენციური განსხვავება კონდენსატორში იცვლება დროთა განმავლობაში

	დენი მიედინება წრეში					ასევე იცვლება დროთა განმავლობაში.

ამ შემთხვევაში, ინდუქციურობაში ჩნდება თვითინდუქციური ემფ

	ε ინდ

ყოველ მომენტში ძალაში უნდა იყოს კირჰოფის მეორე კანონი: დახურულ წრეში ძაბვის ვარდნის, პოტენციური განსხვავებების და ელექტრომოძრავი ძალების ალგებრული ჯამი ნულის ტოლია.

განტოლება (2.12) არის დიფერენციალური განტოლება, რომელიც აღწერს თავისუფალ რხევას წრედში. ის ყოველმხრივ ჰგავს დიფერენციალურ განტოლებას (2.4), რომელიც ზემოთ იყო განხილული დრეკად სისტემაში სხეულის სწორი მოძრაობისთვის. ამ განტოლების მათემატიკური ამონახსნები არ შეიძლება იყოს სხვა მათემატიკური ამონახსნისა (2.4), მხოლოდ ცვლადის ნაცვლად საჭიროა ცვლადის q - კონდენსატორის მუხტი, მასის ნაცვლად ინდუქციური L და ნაცვლად. ელასტიური მუდმივი

ბუნებრივი სიხშირე

საკუთარი პერიოდი

დენის სიძლიერე განისაზღვრება, როგორც მუხტის წარმოებული დროის =, ე.ი. დენი ელექტრულ წრეში სიჩქარის ანალოგიურია მექანიკურ სისტემაში

ნახ. ნახაზი 2.3 (მსგავსი ნახ. 1.1 ელასტიური სისტემისთვის) გვიჩვენებს მუხტის რხევას და დენის რხევას, რაც ფაზაში მუხტის რხევას აწვდის 90°-ით.

კონდენსატორის ფირფიტებს შორის პოტენციური განსხვავება ასევე ასრულებს ჰარმონიულ რხევას:

ორივე განხილული სისტემა - მექანიკური და ელექტრო - აღწერილია ერთი და იგივე განტოლებით - მეორე რიგის წრფივი განტოლებით. ამ განტოლების წრფივი ასახავს სისტემების დამახასიათებელ თვისებებს. ის გამომდინარეობს ძალისა და დეფორმაციის წრფივი დამოკიდებულებიდან, გამოხატული (2.1) და ძაბვის ხაზოვანი დამოკიდებულებიდან კონდენსატორის მუხტზე, გამოხატული (2.10) და

ინდუქციური emf-დან = გამოხატულია (2.11).

ზემოთ ჩამოყალიბებული ელასტიური და ელექტრული სისტემების აღწერილობის ანალოგია ძალიან სასარგებლო აღმოჩნდება რხევების შემდგომი გაცნობისთვის. აქ არის ცხრილი, რომელშიც

ერთი ხაზი შეიცავს რაოდენობებს, რომლებიც ანალოგიურად არის აღწერილი მათემატიკურად.

11.1. მექანიკური ვიბრაციები- სხეულების ან სხეულების ნაწილაკების მოძრაობა, დროში განმეორებადობის სხვადასხვა ხარისხით. ძირითადი მახასიათებლები: რხევის ამპლიტუდა და პერიოდი (სიხშირე).

11.2. მექანიკური ვიბრაციის წყაროები- გაუწონასწორებელი ძალები სხვადასხვა სხეულებიდან ან სხეულების ნაწილებიდან.

11.3. მექანიკური ვიბრაციების ამპლიტუდა- სხეულის ყველაზე დიდი გადაადგილება წონასწორული პოზიციიდან. ამპლიტუდის ერთეული არის 1 მეტრი (1 მ).

11.4. რხევის პერიოდი- დრო, რომლის დროსაც რხევადი სხეული დაასრულებს ერთ სრულ რხევას (წინ და უკან, ორჯერ გაივლის წონასწორობის პოზიციას). პერიოდის ერთეული არის 1 წამი (1 წმ).

11.5. რხევის სიხშირე– პერიოდის საპასუხო ფიზიკური რაოდენობა. ერთეული არის 1 ჰერცი (1 ჰც = 1/წმ). ახასიათებს სხეულის ან ნაწილაკის მიერ შესრულებული რხევების რაოდენობას დროის ერთეულზე.

11.6. ძაფის ქანქარა- ფიზიკური მოდელი, რომელიც მოიცავს უწონად გაუწელვებელ ძაფს და სხეულს, რომლის ზომები უმნიშვნელოა ძაფის სიგრძესთან შედარებით, რომელიც მდებარეობს ძალის ველში, ჩვეულებრივ, დედამიწის ან სხვა ციური სხეულის გრავიტაციულ ველში.

11.7. ძაფის ქანქარის მცირე რხევების პერიოდიპროპორციულია ძაფის სიგრძის კვადრატული ფესვისა და უკუპროპორციულია სიმძიმის კოეფიციენტის კვადრატული ფესვისა.

11.8. საგაზაფხულო ქანქარა– ფიზიკური მოდელი, რომელიც მოიცავს უწონო ზამბარას და მასზე მიმაგრებულ სხეულს. გრავიტაციული ველის არსებობა სავალდებულო არ არის; ასეთ ქანქარს შეუძლია რხევა როგორც ვერტიკალურად, ასევე ნებისმიერი სხვა მიმართულებით.

11.9. ზამბარის ქანქარის მცირე რხევების პერიოდიპირდაპირპროპორციულია სხეულის მასის კვადრატული ფესვისა და უკუპროპორციულია ზამბარის სიხისტის კოეფიციენტის კვადრატული ფესვისა.

11.10. რხევად სხეულებთან მიმართებაში გამოყოფენ თავისუფალ, დაუსველებელ, დამსხვრეულ, იძულებით რხევებს და თვითრხევებს.

11.11. მექანიკური ტალღა– დროთა განმავლობაში სივრცეში (ელასტიურ გარემოში) მექანიკური ვიბრაციების გავრცელების ფენომენი. ტალღა ხასიათდება ენერგიის გადაცემის სიჩქარით და ტალღის სიგრძით.

11.12. ტალღის სიგრძე- მანძილი უახლოეს ტალღის ნაწილაკებს შორის, რომლებიც იმავე მდგომარეობაში არიან. ერთეული არის 1 მეტრი (1 მ).

11.13. ტალღის სიჩქარეგანისაზღვრება, როგორც ტალღის სიგრძის თანაფარდობა მისი ნაწილაკების რხევის პერიოდთან. ერთეული არის 1 მეტრი წამში (1 მ/წმ).

11.14. მექანიკური ტალღების თვისებები:არეკვლა, გარდატეხა და დიფრაქცია ორ მედიას შორის სხვადასხვა მექანიკური თვისებების ინტერფეისზე, ისევე როგორც ორი ან მეტი ტალღის ჩარევა.

11.15. ხმის ტალღები (ხმა)- ეს არის ელასტიური საშუალების ნაწილაკების მექანიკური ვიბრაციები, რომელთა სიხშირეა 16 ჰც - 20 კჰც დიაპაზონში. სხეულის მიერ გამოსხივებული ბგერის სიხშირე დამოკიდებულია სხეულის ელასტიურობაზე (სიმტკიცე) და ზომაზე.

11.16. ელექტრომაგნიტური ვიბრაციები- კოლექტიური კონცეფცია, რომელიც მოიცავს, სიტუაციიდან გამომდინარე, ელექტრული და მაგნიტური ველების მუხტის, დენის, ძაბვისა და ინტენსივობის ცვლილებებს.

11.17. ელექტრომაგნიტური ვიბრაციების წყაროები- ინდუქციური გენერატორები, რხევითი სქემები, მოლეკულები, ატომები, ატომის ბირთვები (ანუ ყველა ობიექტი, სადაც არის მოძრავი მუხტები).

11.18. ოსცილატორული წრე- ელექტრული წრე, რომელიც შედგება კონდენსატორისა და ინდუქტორისგან. წრე შექმნილია მაღალი სიხშირის ალტერნატიული ელექტრული დენის შესაქმნელად.

11.19. ელექტრომაგნიტური რხევების ამპლიტუდა– ყველაზე დიდი ცვლილება დაკვირვებულ ფიზიკურ რაოდენობაში, რომელიც ახასიათებს პროცესებს რხევის წრეში და მის გარშემო არსებულ სივრცეში.

11.20. ელექტრომაგნიტური რხევების პერიოდი- უმოკლეს დრო, რომლის დროსაც ყველა სიდიდის მნიშვნელობები, რომლებიც ახასიათებს ელექტრომაგნიტურ რხევებს წრეში და მის გარშემო არსებულ სივრცეში, უბრუნდება წინა მნიშვნელობებს. პერიოდის ერთეული არის 1 წამი (1 წმ).

11.21. ელექტრომაგნიტური სიხშირე– პერიოდის საპასუხო ფიზიკური რაოდენობა. ერთეული არის 1 ჰერცი (1 ჰც = 1/წმ). ახასიათებს მნიშვნელობების რყევების რაოდენობას დროის ერთეულზე.

11.22. მექანიკური რხევების ანალოგიით, ელექტრომაგნიტურ რხევებთან მიმართებაში, განასხვავებენ თავისუფალ, დაუსველებელ, დამსხვრეულ, იძულებით რხევებს და თვითრხევებს.

11.23. ელექტრომაგნიტური ველი– ელექტრული და მაგნიტური ველების ერთობლიობა, რომლებიც ვრცელდება სივრცეში, მუდმივად იცვლება და გარდაიქმნება ერთმანეთში – ელექტრომაგნიტური ტალღა. სიჩქარე ვაკუუმში და ჰაერში არის 300000 კმ/წმ.

11.24. ელექტრომაგნიტური ტალღის სიგრძეგანისაზღვრება, როგორც მანძილი, რომელზეც რხევები ვრცელდება ერთი პერიოდის განმავლობაში. მექანიკური რხევების ანალოგიით, მისი გამოთვლა შესაძლებელია ტალღის სიჩქარისა და ელექტრომაგნიტური რხევების პერიოდის გამრავლებით.

11.25. ანტენა– ღია რხევითი წრე, რომელიც გამოიყენება ელექტრომაგნიტური (რადიო) ტალღების გამოსაცემად ან მისაღებად. ანტენის სიგრძე უფრო გრძელი უნდა იყოს, რაც უფრო გრძელია ტალღის სიგრძე.

11.26. ელექტრომაგნიტური ტალღების თვისებები:არეკვლა, გარდატეხა და დიფრაქცია ორ მედიას შორის სხვადასხვა ელექტრული თვისებების და ორი ან მეტი ტალღის ჩარევის ინტერფეისზე.

11.27. რადიოს გადაცემის პრინციპები:მაღალი სიხშირის გადამზიდავი სიხშირის გენერატორის, ამპლიტუდის ან სიხშირის მოდულატორის და გადამცემი ანტენის არსებობა. რადიოს მიღების პრინციპები: მიმღები ანტენის არსებობა, რეგულირების წრე, დემოდულატორი.

11.28. ტელევიზიის პრინციპებიემთხვევა რადიო კომუნიკაციის პრინციპებს შემდეგი ორის დამატებით: ელექტრონული სკანირება ეკრანის დაახლოებით 25 ჰც სიხშირით, რომელზეც მდებარეობს გადაცემული სურათი და ვიდეო სიგნალის სინქრონული ელემენტი ელემენტის გადაცემა ვიდეო მონიტორზე. .

გაკვეთილის თემა: ტალღის სიგრძე. ტალღის სიჩქარე

გაკვეთილის ტიპი: ახალი ცოდნის კომუნიკაციის გაკვეთილი.

სამიზნე: გააცნოს ტალღის სიგრძისა და სიჩქარის ცნებები, ასწავლოს მოსწავლეებს გამოიყენონ ფორმულები ტალღის სიგრძისა და სიჩქარის საპოვნელად.

Დავალებები:

გააცნოს მოსწავლეებს ტერმინი „ტალღის სიგრძე, ტალღის სიჩქარე“ წარმოშობის შესახებ.

შეძლოს ტალღების ტიპების შედარება და დასკვნების გამოტანა

მიიღეთ კავშირი ტალღის სიჩქარეს, ტალღის სიგრძესა და სიხშირეს შორის

შემოიღეთ ახალი კონცეფცია: ტალღის სიგრძე

ასწავლეთ მოსწავლეებს გამოიყენონ ფორმულები ტალღის სიგრძისა და სიჩქარის დასადგენად

შეძლოს გრაფიკის ანალიზი, შედარება, დასკვნების გამოტანა

ტექნიკური საშუალებები:

პერსონალური კომპიუტერი
- მულტიმედიური პროექტორი
-

Გაკვეთილის გეგმა:

1. გაკვეთილის დაწყების ორგანიზება.
2. მოსწავლეთა ცოდნის განახლება.
3. ახალი ცოდნის ათვისება.
4. ახალი ცოდნის კონსოლიდაცია.
5. გაკვეთილის შეჯამება.

1. გაკვეთილის დაწყების ორგანიზება. სალამი.

- Საღამო მშვიდობისა მივესალმოთ ერთმანეთს. ამისათვის უბრალოდ გაიღიმეთ ერთმანეთს. ვიმედოვნებ, რომ დღეს მთელი გაკვეთილის განმავლობაში იქნება მეგობრული ატმოსფერო. და შფოთვისა და დაძაბულობის მოსახსნელად

სლაიდი No2 (სურათი 1)

შევცვალოთ განწყობა

სლაიდი No2 (სურათი 2)

რა კონცეფციის შესახებ ვისწავლეთ ბოლო გაკვეთილზე? (ტალღა)

Კითხვა: რა არის ტალღა? (რხევებს, რომლებიც დროთა განმავლობაში ვრცელდება სივრცეში, ეწოდება ტალღები)

Კითხვა : რა სიდიდეები ახასიათებს რხევად მოძრაობას? (ამპლიტუდა, პერიოდი და სიხშირე)

Კითხვა: მაგრამ იქნება ეს რაოდენობები ტალღის მახასიათებლები? (დიახ)

Კითხვა: რატომ? (ტალღა - რხევები)

Კითხვა: რის შესწავლას ვაპირებთ დღეს კლასში? (სასწავლო ტალღის მახასიათებლები)

ზოგთან ამქვეყნად აბსოლუტურად ყველაფერი ხდება . სხეულები არ მოძრაობენ მყისიერად, ამას დრო სჭირდება. ტალღები არ არის გამონაკლისი, არ აქვს მნიშვნელობა რომელ გარემოში ვრცელდება ისინი. თუ ქვას ტბის წყალში ჩააგდებთ, შედეგად მიღებული ტალღები მაშინვე ნაპირს ვერ მიაღწევს. ტალღებს გარკვეული მანძილის გავლას დრო სჭირდება, ამიტომ შეიძლება ვისაუბროთ ტალღის გავრცელების სიჩქარეზე.

არის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მახასიათებელი: ტალღის სიგრძე.

დღეს ჩვენ შემოგთავაზებთ ახალ კონცეფციას: ტალღის სიგრძე. და ჩვენ ვიღებთ ურთიერთობას ტალღის გავრცელების სიჩქარეს, ტალღის სიგრძესა და სიხშირეს შორის.

2. მოსწავლეთა ცოდნის განახლება.

ამ გაკვეთილზე ჩვენ ვაგრძელებთ მექანიკური ტალღების შესწავლას

თუ ქვას წყალში ჩააგდებთ, არეულობის ადგილიდან წრეები გაიქცევიან. ქედები და ღარები ერთმანეთს ენაცვლება. ეს წრეები მიაღწევენ ნაპირს.

სლაიდი No3

დიდი ბიჭი მოვიდა და დიდი ქვა ესროლა. პატარა ბიჭი მოვიდა და პატარა ქვა ესროლა.

Კითხვა: იქნება ტალღები განსხვავებული? (დიახ)

Კითხვა: როგორ? (სიმაღლე)

Კითხვა: რას ეძახით ქედის სიმაღლეს? (რყევების ამპლიტუდა)

Კითხვა: რა ჰქვია დროს, როდესაც ტალღას ერთი რხევიდან მეორეზე გადაადგილება სჭირდება? (რხევის პერიოდი)

Კითხვა: რა არის ტალღის მოძრაობის წყარო?(ტალღის მოძრაობის წყაროა სხეულის ნაწილაკების ვიბრაცია, რომლებიც ურთიერთდაკავშირებულია ელასტიური ძალებით)

Კითხვა: ნაწილაკები ვიბრირებენ. ხდება თუ არა ნივთიერების გადაცემა? (არა)

Კითხვა: რა არის გადაცემული? (ენერგია)

ბუნებაში დაფიქსირებული ტალღები ხშირადუზარმაზარი ენერგიის გადაცემა

ვარჯიში: ასწიეთ მარჯვენა ხელი და აჩვენეთ როგორ იცეკვოთ ტალღა

სლაიდი No4

Კითხვა: სად მიდის ტალღა? (მარჯვნივ)

Კითხვა: როგორ მოძრაობს იდაყვი? (ზემოთ და ქვევით, ანუ ტალღის გასწვრივ)Კითხვა: რა ჰქვია ამ ტალღებს? (ასეთ ტალღებს განივი ეწოდება)

სლაიდი No5

Კითხვა - განმარტება: ტალღები, რომლებშიც საშუალო ნაწილაკები ტალღის გავრცელების მიმართულებაზე პერპენდიკულურად ირხევა ე.წ.განივი .

სლაიდი No6

Კითხვა: რა ტალღა იყო ნაჩვენები? (გრძივი)

Კითხვა - განმარტება: ტალღები, რომლებშიც ხდება საშუალო ნაწილაკების ვიბრაცია ტალღის გავრცელების მიმართულებით, ე.წ.გრძივი .

სლაიდი No7

Კითხვა: რით განსხვავდება იგი განივი ტალღისგან? (არ არის ქედები და ღარები, მაგრამ არის კონდენსაციები და იშვიათობები)

Კითხვა: არსებობს სხეულები მყარ, თხევად და აირად მდგომარეობაში. რა ტალღებს შეუძლია გავრცელდეს რომელ სხეულებში?

პასუხი 1:

მყარ სხეულებში შესაძლებელია გრძივი და განივი ტალღები, რადგან მყარ სხეულებში შესაძლებელია ათვლის, დაჭიმვის და შეკუმშვის ელასტიური დეფორმაციები.

პასუხი 2:

სითხეებში და აირებში შესაძლებელია მხოლოდ გრძივი ტალღები, რადგან სითხეებსა და აირებში არ არის ელასტიური ათვლის დეფორმაციები.

3. ახალი ცოდნის ათვისება. ვარჯიში : დახაზეთ ტალღა თქვენს ბლოკნოტში

სლაიდი No8

სლაიდი No9

Კითხვა: ავიღებ ამ 2 ქულას. რა აქვთ მათ იგივე? (იგივე ეტაპი)

ჩაწერეთ ბლოკნოტში: უმოკლეს მანძილს ორ წერტილს შორის, რომლებიც ერთსა და იმავე ფაზაში რხევა, ტალღის სიგრძე (λ) ეწოდება.

სლაიდი No10

Კითხვა: რა მნიშვნელობა აქვს ამ წერტილებს, თუ ეს არის ტალღური მოძრაობა? (პერიოდი)

რვეულში წერა : ტალღის სიგრძე არის მანძილი, რომელზედაც ტალღა ვრცელდება მის წყაროზე რხევის პერიოდის ტოლ დროს. იგი უდრის მანძილს განივი ტალღაში მიმდებარე თხემებს ან ღეროებს შორის და გრძივი ტალღის მიმდებარე კონდენსაციას ან დეპრესიას შორის.

სლაიდი No11

Კითხვა: რა ფორმულას გამოვიყენებთ λ-ის გამოსათვლელად?

მინიშნება: რა არის λ? ეს მანძილი...

Კითხვა: რა არის მანძილის გამოთვლის ფორმულა? სიჩქარე x დრო

Კითხვა: რომელ საათზე? (პერიოდი)

ვიღებთ ტალღის გავრცელების სიჩქარის ფორმულას.

სლაიდი No12

ჩამოწერეთ ფორმულა.

დამოუკიდებლად მიიღეთ ფორმულები ტალღის სიჩქარის დასადგენად.

Კითხვა: რაზეა დამოკიდებული ტალღის გავრცელების სიჩქარე?

მინიშნება: ერთი და იგივე სიმაღლიდან ორი იდენტური ქვა ჩამოაგდეს. ერთი წყალში და მეორე მცენარეულ ზეთში. ტალღები იმავე სიჩქარით მოძრაობენ?

ჩაწერეთ ბლოკნოტში: ტალღის გავრცელების სიჩქარე დამოკიდებულია ნივთიერების ელასტიურ თვისებებზე და მის სიმკვრივეზე

4. ახალი ცოდნის კონსოლიდაცია.

ასწავლეთ მოსწავლეებს გამოიყენონ ფორმულები ტალღის სიგრძისა და სიჩქარის დასადგენად.

Პრობლემის გადაჭრა:

1 . ნახატზე ნაჩვენებია 2 მ/წმ სიჩქარით გავრცელებული ტალღის რხევების გრაფიკი. რა არის ამპლიტუდა, პერიოდი, სიხშირე და ტალღის სიგრძე.

სლაიდი No13

სლაიდი No14

2 . ნავი იძირება ტალღებზე, რომლებიც მოძრაობენ 2,5 მ/წმ სიჩქარით. მანძილი ორ უახლოეს ტალღის ღერძს შორის არის 8 მ, განსაზღვრეთ ნავის რხევის პერიოდი.

3 . ტალღა ვრცელდება 300 მ/წმ სიჩქარით, რხევის სიხშირე 260 ჰც. დაადგინეთ მანძილი მიმდებარე წერტილებს შორის, რომლებიც იმავე ფაზაში არიან.

4 . მეთევზემ შენიშნა, რომ 10 წამში მოცურავმა ტალღებზე 20 რხევა მოახდინა და მიმდებარე ტალღის კეხებს შორის მანძილი იყო 1,2 მ რა არის ტალღის გავრცელების სიჩქარე?

5. გაკვეთილის შეჯამება.

რა ახალი ვისწავლეთ გაკვეთილზე?

რა ვისწავლეთ?

როგორ შეიცვალა თქვენი განწყობა?

ანარეკლი

გთხოვთ, გადახედოთ მაგიდებზე არსებულ ბარათებს. და განსაზღვრეთ თქვენი განწყობა! გაკვეთილის ბოლოს დატოვეთ თქვენი განწყობის ბარათი ჩემს მაგიდაზე!

6. ინფორმაცია საშინაო დავალების შესახებ.
§33, მაგ. 28

მასწავლებლის ბოლო სიტყვები:

მინდა გისურვოთ ნაკლები ყოყმანი თქვენს ცხოვრებაში. იარეთ თავდაჯერებულად ცოდნის გზაზე.