ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο και 5 ο

Transcript

1 ΦΥΣΙΚΗ Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο και 5 ο Φυσικά μεγέθη από προηγούμενες τάξεις Θέση: x Μονάδα (στο SI) m Μετατόπιση: Δx Μονάδα (στο SI) m Τύπος Δx=x 2 -x 1 Ύψος: h Μονάδα (στο SI) m Μήκος: l Μονάδα (στο SI) m Χρονική στιγμή: t Μονάδα (στο SI) s Χρονικό Διάστημα: Δt Μονάδα (στο SI) s Τύπος Δt=t 2 -t 1 Ταχύτητα: υ x Μονάδα (στο SI) m/s Τύπος υ t Μάζα: m Μονάδα (στο SI) kg Επιτάχυνση της βαρύτητας: g Μονάδα (στο SI) m/s 2 Δύναμη: F Μονάδα (στο SI) N Βάρος: W Μονάδα (στο SI) N Τύπος W=m g Κινητική Ενέργεια Κ Μονάδα (στο SI) J Βαρυτική Δυναμική Ενέργεια U Μονάδα (στο SI) J Δυναμική Ενέργεια λόγω παραμόρφωσης U Μονάδα (στο SI) J Μηχανική ενέργεια Ε Μονάδα (στο SI) J Τύπος Ε=Κ+U 1

2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ο Α. Περιοδικές κινήσεις Περιοδικές κινήσεις ονομάζονται οι κινήσεις που επαναλαμβάνονται σε ίσα χρονικά διαστήματα. Το χρονικό διάστημα που απαιτείται για να γίνει μια επανάληψη αποκαλείται περίοδος Τ και έχει μονάδα στο SI το s. Εικόνα 1. Η κίνηση της Γης γύρω από τον Ήλιο είναι περιοδική με περίοδο 1 έτος. Ποια είναι η περίοδος: α. της κίνησης του ωροδείκτη του ρολογιού. β. της περιστροφής της Γης γύρω από τον άξονά της. α. 12 ώρες β. 1 ημέρα Β. Ταλαντώσεις Ταλαντώσεις ονομάζονται οι περιοδικές κινήσεις που πραγματοποιούνται ανάμεσα σε δύο ακραία σημεία της τροχιάς. Εικόνα 2. Η κίνηση ενός σώματος δεμένο σε κατακόρυφο ελατήριο είναι ταλάντωση. Θέση ισορροπίας του σώματος αποκαλείται αυτή στην οποία η συνισταμένη των δυνάμεων που ασκούνται στο σώμα ισούται με μηδέν. Εικόνα 3. Οι δυνάμεις που ασκούνται σε ένα σώμα που είναι δεμένο σε κατακόρυφο ελατήριο όταν βρίσκεται στη Θέση Ισορροπίας του. 2

3 Ένα κατακόρυφο ελατήριο έχει το πάνω άκρο του δεμένο στο ταβάνι ενώ το κάτω άκρο του είναι ελεύθερο. Κρεμάμε ένα σώμα μάζας m=200g στο κάτω άκρο του ελατηρίου και το σώμα ισορροπεί σε ένα σημείο Ο. Να υπολογιστεί το μέτρο της δύναμης του ελατηρίου που ασκείται στο σώμα στη θέση ισορροπίας Ο. (Δίνεται ότι g=10m/s 2 ) m=200g=0,2kg W=mg W=0,2 10W=2N Αφού το σώμα ισορροπεί στη θέση Ο: ΣF=0 F ελ -W=0 F ελ =W F ελ = 2Ν Πλήρης ταλάντωση αποκαλείται μια επανάληψη της κίνησης του σώματος που ταλαντώνεται. Εικόνα 4. Οι ακραίες θέσεις της ταλάντωσης Α και Β και η θέση Ισορροπίας σώματος που είναι δεμένο σε κατακόρυφο ελατήριο. Ένα σώμα είναι δεμένο στην ελεύθερη άκρη οριζόντιου ελατηρίου και εκτελεί ταλάντωση σε λείο οριζόντιο επίπεδο. Η άλλη άκρη του ελατηρίου είναι δεμένη σε σταθερό σημείο. Α και Β είναι οι ακραίες θέσεις της ταλάντωσης και Ο η θέση ισορροπίας του. Να περιγράψετε μια πλήρη ταλάντωση χρησιμοποιώντας τις θέσεις από τις οποίες περνά το σώμα. 1 η λύση: Α Ο Β Ο Α 2 η λύση: Β Ο Α Ο Β 3 η λύση: Ο Α Ο Β Ο 4 η λύση: Ο Β Ο Α Ο Επιμήκυνση ή συσπείρωση (η γενικά παραμόρφωση) του ελατηρίου είναι η αύξηση ή η μείωση, αντίστοιχα, του μήκους του. Μπορούμε να την υπολογίσουμε από την μεταβολή του μήκους. Αν l ο είναι το αρχικό μήκος και l τελ είναι το τελικό μήκος τότε: Δl=l τελ -l ο 3

4 Εικόνα 5. Η επιμήκυνση ενός ελατηρίου όταν κρεμάμε ένα σώμα. Ένα κατακόρυφο ελατήριο με μήκος 15cm έχει το πάνω άκρο του δεμένο στο ταβάνι ενώ το κάτω άκρο του είναι ελεύθερο. Κρεμάμε ένα σώμα στο κάτω άκρο του ελατηρίου και αυτό ισορροπεί όταν το ελατήριο έχει μήκος 20cm. Να υπολογιστεί η επιμήκυνση του ελατηρίου. Δl=l τελ -l ο =20cm-15cm=5cm Πλάτος της ταλάντωσης ενός σώματος δεμένου σε ελατήριο αποκαλείται η μέγιστη απομάκρυνση του σώματος από τη θέση ισορροπίας του. Όταν δεν υπάρχουν τριβές υπολογίζεται από την απόσταση που έχει η θέση ισορροπίας από μια από τις ακραίες θέσεις της τροχιάς και είναι το μισό της απόστασης των δύο ακραίων θέσεων. Εικόνα 6. Το πλάτος της ταλάντωσης ενός σώματος δεμένο σε κατακόρυφο ελατήριο είναι μέγιστη απομάκρυνση από τη θέση ισορροπίας του. Στην εικόνα το πλάτος είναι ίσο με το μήκος του ΑΟ και με του ΟΒ. Ένα σώμα είναι δεμένο στην ελεύθερη άκρη οριζόντιου ελατηρίου και εκτελεί ταλάντωση σε λείο οριζόντιο επίπεδο. Η άλλη άκρη του ελατηρίου είναι δεμένη σε σταθερό σημείο. Α και Β είναι οι ακραίες θέσεις της ταλάντωσης. Αν η απόσταση του Α με το Β είναι 50cm, να βρεθεί το πλάτος της ταλάντωσης. AB 50cm Το Πλάτος της ταλάντωσης είναι 25cm 2 2 4

5 Γ. Η περίοδος και η συχνότητα της ταλάντωσης Η περίοδος της ταλάντωσης T είναι το χρονικό διάστημα που απαιτείται για να πραγματοποιηθεί μια ταλάντωση. Πειραματικά, για να διαχειριστούμε τα σφάλματα, μετράμε με χρονόμετρο το χρονικό διάστημα Δt που απαιτούνται για Ν ταλαντώσεις και για να υπολογίσουμε την περίοδο Τ χρησιμοποιούμε τον τύπο: Δt N Ένα σώμα εκτελεί 7200 πλήρεις ταλαντώσεις την ώρα. Να βρεθεί: α. η περίοδος της ταλάντωσης β. ο αριθμός των πλήρων ταλαντώσεων που θα εκτελέσει σε χρονικό διάστημα 1min. α. Δt=1h=3600s Δt ,5s N 7200 β. Δt=1min=60s Δt Δt 60 N N 120 N T 0,5 Η συχνότητα της ταλάντωσης f είναι ο αριθμός των πλήρων ταλαντώσεων που πραγματοποιούνται σε 1s. Έχει μονάδα το 1Hz (Χερτζ). Ισούται με τον αριθμό των πλήρων ταλαντώσεων Ν που πραγματοποιούνται σε κάποιο χρονικό διάστημα Δt προς το χρονικό διάστημα: N f Δt Η συχνότητα f και η περίοδος T είναι μεγέθη αντίστροφα. Δηλαδή: 1 1 f = και Τ = T f Ένα σώμα εκτελεί 240 πλήρεις ταλαντώσεις το λεπτό. Να βρεθεί: α. η συχνότητα της ταλάντωσης β. η περίοδος της ταλάντωσης γ. ο αριθμός των πλήρων ταλαντώσεων που θα εκτελέσει σε μια ώρα. α. 1min = 60s N 240 f f f 4Hz Δt β. Τ = 0,25s f 4 γ. 1h=3600s N f N ft N = N= Δt 5

6 Δ. Η κίνηση του απλού εκκρεμούς Απλό εκκρεμές θεωρούμε ένα σώμα δεμένο σε νήμα που δεν έχει βάρος και το πάνω άκρο του είναι δεμένο σε σταθερό σημείο. Η θέση ισορροπίας του βρίσκεται στη θέση στην οποία το νήμα είναι κατακόρυφο. Α Ο Β Εικόνα 7. Η ταλάντωση απλού εκκρεμούς μεταξύ των ακραίων θέσεων Α και Β. Ο είναι η θέση ισορροπίας του σώματος Όταν το πλάτος της ταλάντωσης είναι μικρό, τότε η περίοδος και συχνότητα εξαρτώνται από: α. το μήκος του νήματος. β. την επιτάχυνση της βαρύτητας. Άρα και από όλους τους παράγοντες που επηρεάζουν την επιτάχυνση της βαρύτητας (γεωγραφικό πλάτος, υψόμετρο, πλανήτης) Ε. Η ενέργεια στην ταλάντωση Υποθέτουμε ένα σύστημα σώμα-οριζόντιο ελατήριο. Το σώμα ταλαντώνεται επάνω σε λείο (δηλ. χωρίς τριβή) οριζόντιο επίπεδο. Το σύστημα έχει κινητική ενέργεια Κ και δυναμική ενέργεια U λόγω παραμόρφωσης του ελατηρίου. To άθροισμα της κινητικής και της δυναμικής ενέργειας ονομάζεται μηχανική ενέργεια Ε και είναι σταθερή αφού δεν υπάρχουν τριβές. Ε = Κ+U (η μηχανική ενέργεια είναι σταθερή όταν η Τριβή είναι 0) Κατά τη διάρκεια μιας ταλάντωσης έχουμε συνεχώς μετατροπή της κινητικής ενέργειας σε δυναμική και το άθροισμά τους να παραμένει σταθερό, όταν δεν υπάρχουν τριβές. Αν Α και Β είναι οι ακραίες θέσεις της τροχιάς και Ο είναι η θέση ισορροπίας τότε το σώμα έχει τη μεγαλύτερη ταχύτητα στη θέση ισορροπίας του και μηδενική στις ακραίες θέσεις. Αντίστροφα, έχουμε μηδενική παραμόρφωση του ελατηρίου στην θέση ισορροπίας και μέγιστη στις ακραίες θέσεις. Έτσι για τις τιμές της κινητικής, της δυναμικής και της μηχανικής ενέργειας ενός σώματος δεμένου σε οριζόντιο ελατήριο έχουμε την Εικόνα 8. 6

7 A O B Κ=0 Κ=max K=0 U=max U=0 U=max Ε=σταθ. Ε=σταθ. Ε=σταθ. Εικόνα 8. Οι τιμές της κινητικής Κ, δυναμικής U και της μηχανικής ενέργειας E σε σύστημα σώμα-οριζόντιο ελατήριο που ταλαντώνεται επάνω σε λείο οριζόντιο επίπεδο. Ένα σώμα είναι δεμένο στην ελεύθερη άκρη οριζόντιου ελατηρίου και εκτελεί ταλάντωση σε λείο οριζόντιο επίπεδο. Η άλλη άκρη του ελατηρίου είναι δεμένη σε σταθερό σημείο. Α και Β είναι οι ακραίες θέσεις της ταλάντωσης, Ο η θέση ισορροπίας του και Γ μια τυχαία θέση της τροχιάς της ταλάντωσης. Η κινητική ενέργεια στη θέση ισορροπίας είναι 2000J ενώ στη θέση Γ είναι 500J. Να συμπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας με τις αντίστοιχες τιμές της ενέργειας. Α Β Ο Γ Ε Κ 2000J 500J U Α Β Ο Γ Ε 2000J 2000J 2000J 2000J Κ J 500J U 2000J 2000J J 7

8 Όταν στο σώμα ασκούνται τριβές τότε η μηχανική ενέργεια Ε μειώνεται σταδιακά και μετατρέπεται σε θερμότητα η οποία αποβάλλεται στο περιβάλλον. Έτσι σταδιακά και το πλάτος της ταλάντωσης μειώνεται. Εξεταστέα ύλη, Σχολικό Βιβλίο: σελ (..εικόνα 4.4), σελ και οι αντίστοιχες ερωτήσεις-ασκήσεις Διδακτικοί στόχοι: Να είστε σε θέση να: διατυπώνετε τον ορισμό της περιοδικής κίνησης και της ταλάντωσης και να αναφέρετε ορισμένα παραδείγματα. αναγνωρίζετε ότι στη θέση ισορροπίας ενός σώματος που εκτελεί ταλάντωση η συνισταμένη των δυνάμεων είναι μηδέν. υπολογίζετε το βάρος του σώματος και την δύναμη του ελατηρίου στη θέση ισορροπίας κατά την ταλάντωση ενός σώματος δεμένου σε κατακόρυφο ελατήριο. περιγράφετε μια πλήρη ταλάντωση σώματος, χρησιμοποιώντας ως διαδοχικές θέσεις από τις οποίες περνά το σώμα τις ακραίες θέσεις και την θέση ισορροπίας. υπολογίζετε την παραμόρφωση ελατηρίου από την μεταβολή του μήκους του. υπολογίζετε το πλάτος της ταλάντωσης χρησιμοποιώντας δεδομένα που αφορούν στην τροχιά που διαγράφει το σώμα (αποστάσεις θέσεων). διατυπώνετε το ορισμό της περιόδου και της συχνότητας και να αναφέρετε τις μονάδες μέτρησής τους. αναγνωρίζετε ότι η περίοδος και η συχνότητα είναι μεγέθη αντίστροφα. χρησιμοποιείτε τους τύπους T=Δt/N, f=n/δt, T=1/f και f=1/t για να κάνετε υπολογισμούς που αφορούν στην ταλάντωση ενός σώματος. αναφέρετε τους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται η περίοδος της ταλάντωσης ενός απλού εκκρεμούς. αναγνωρίζετε ότι η μηχανική ενέργεια ενός σώματος που ταλαντώνετε είναι το άθροισμα της κινητικής και της δυναμικής ενέργειας. αναφέρετε σε ποια θέση ένα σύστημα σώμα-οριζόντιο ελατήριο που εκτελεί ταλάντωση έχει μέγιστη κινητική ενέργεια και σε ποιες έχει μέγιστη δυναμική ενέργεια. αναφέρετε σε ποια θέση ένα σύστημα σώμα-οριζόντιο ελατήριο έχει μηδενική δυναμική ενέργεια και σε ποιες μηδενική κινητική ενέργεια. αναγνωρίζετε ότι όταν σε ένα σύστημα σώμα-οριζόντιο ελατήριο δεν υπάρχουν τριβές η μηχανική ενέργεια παραμένει σταθερή. αναγνωρίζετε ότι όταν ένα σύστημα ταλαντώνεται με την επίδραση της τριβής η μηχανική ενέργεια και το πλάτος της ταλάντωσης μειώνεται αφού η μηχανική ενέργεια μετατρέπεται σταδιακά σε θερμότητα. 8

9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ο Α. Δημιουργία μηχανικού κύματος Έχουμε ένα οριζόντιο σχοινί μεγάλου μήκους που το κρατάμε στη μια του άκρη με το χέρι μας. Αρχικά το σχοινί είναι τεντωμένο και το χέρι μας ακίνητο. Λέμε ότι το σύστημα βρίσκεται σε κατάσταση ισορροπίας. Τα σωματίδια του σχοινιού ισορροπούν. Όταν το χέρι μας αρχίσει να ταλαντώνεται κάθετα στη διεύθυνση του σχοινιού τότε αρχίζει να διαδίδεται μια διαταραχή στο σχοινί. Λέμε ότι δημιουργείται ένα κύμα. Το σχοινί είναι το μέσο διάδοσης και το σημείο που κρατάμε με το χέρι μας είναι η πηγή του κύματος. Η διαταραχή διαδίδεται από το χέρι μας προς την άλλη κατεύθυνση. Η κατεύθυνση αυτή είναι η διεύθυνση διάδοσης του κύματος. Εικόνα 1. Η διάδοση ενός κύματος σε ένα σχοινί. Κατά την διάδοση του κύματος μηχανική ενέργεια διαδίδεται προς την κατεύθυνση διάδοσης του κύματος. Τα κύματα στα οποία μεταφέρεται μηχανική ενέργεια ονομάζονται μηχανικά κύματα. Για να διαδοθεί ένα μηχανικό κύμα χρειάζεται κάποιο υλικό ως μέσο διάδοσης. Δηλαδή μπορούν να διαδοθούν στην ύλη και όχι στο κενό. Β. Είδη μηχανικών κυμάτων Εγκάρσιο κύμα ονομάζεται αυτό στο οποίο τα σωματίδια του μέσου διάδοσης ταλαντώνονται κάθετα στη διεύθυνση διάδοσης. Διαδίδεται μόνο σε στερεά. Διεύθυνση διάδοσης Διεύθυνση ταλάντωσης Εικόνα 2. Εγκάρσιο κύμα. Η διεύθυνση ταλάντωσης των σωματιδίων είναι κάθετη στη διεύθυνση διάδοσης. Το εγκάρσιο κύμα έχει όρη και κοιλάδες. Εικόνα 3. Όροι και κοιλάδες του εγκάρσιου κύματος 9

10 Διάμηκες κύμα ονομάζεται αυτό στο οποίο τα σωματίδια του μέσου διάδοσης ταλαντώνονται παράλληλα στη διεύθυνση διάδοσης. Διαδίδεται σε στερεά, υγρά και αέρια. Διεύθυνση διάδοσης Διεύθυνση ταλάντωσης Εικόνα 4. Διάμηκες κύμα. Η διεύθυνση ταλάντωσης των σωματιδίων είναι παράλληλη με τη διεύθυνση διάδοσης. Το διάμηκες κύμα έχει πυκνώματα και αραιώματα. Εικόνα 5. Πυκνώματα και αραιώματα του διαμήκους κύματος Το επιφανειακό κύμα διαδίδεται στην επιφάνεια των υγρών. Τα σωματίδια της επιφάνειας εκτελούν κυκλική κίνηση καθώς πραγματοποιούν ταυτόχρονα και ταλάντωση με διεύθυνση κάθετη και ταλάντωση με διεύθυνση παράλληλη στη διεύθυνση διάδοσης του κύματος. Γ. H ταχύτητα διάδοσης του κύματος Η ταχύτητα διάδοσης ενός κύματος εξαρτάται μόνο από το υλικό του μέσου διάδοσης. Στο ίδιο μέσο διάδοσης τα διαμήκη κύματα έχουν μεγαλύτερη ταχύτητα από τα εγκάρσια. Αυτός είναι και ένας λόγος που τα διαμήκη κύματα ενός σεισμού διαδίδονται πιο γρήγορα από τα εγκάρσια. Ένα κύμα διαδίδεται με ταχύτητα υ=10m/s. Nα βρεθεί η θέση στην οποία θα φτάσει το κύμα στη χρονική στιγμή t=4s. x x xt x104 x 40m t t Σε ένα σεισμό παράγονται εγκάρσια κύματα που διαδίδονται με ταχύτητα υ ε =5000m/s και διαμήκη που διαδίδονται με ταχύτητα υ δ =8000m/s. Να βρεθεί με πόση διαφορά χρόνου θα φτάσουν σε ένα σημείο που απέχει d=200km. d = 200km = m Πρώτα θα φτάσει το διάμηκες κύμα στην χρονική στιγμή: x d d t t t 25s t t Κατόπιν θα φτάσει το εγκάρσιο κύμα στην χρονική στιγμή: 10

11 x d d t t t 40s t t Άρα η χρονική διαφορά είναι: Δt=t ε t δ Δt = Δt = 15s Ένα κύμα αρχίζει να διαδίδεται σε ένα σχοινί. Το παρακάτω σχήμα μας δείχνει την εικόνα που θα έχει το κύμα στη χρονική στιγμή t=5s. Να βρεθεί η ταχύτητα διάδοσης του κύματος. Παρατηρούμε ότι το κύμα έχει διαδοθεί μέχρι τη θέση x=40m. Άρα: x x 40 8 m / s t t 5 Γ. To πλάτος, η περίοδος και η συχνότητα Αφού η πηγή και τα σωματίδια του μέσου διάδοσης εκτελούν ταλάντωση, η κίνησή του περιγράφεται με τα μεγέθη που χρησιμοποιούμε σε αυτό το είδος της κίνησης. Έτσι: Πλάτος του κύματος, είναι το πλάτος της ταλάντωσης ενός από τα σωματίδια του μέσου διάδοσης. Μετρείται σε m. Περίοδος του κύματος Τ, είναι η περίοδος της ταλάντωσης ενός από τα σωματίδια του μέσου διάδοσης. Μετρείται σε s. Συχνότητα του κύματος f. Είναι η συχνότητα της ταλάντωσης ενός από τα σωματίδια του μέσου διάδοσης. Μετρείται σε Hz. Ένα κύμα έχει συχνότητα f = 5Ηz. Να βρεθεί: α. η περίοδος της ταλάντωσης της πηγής. β. σε πόσο χρόνο η πηγή θα εκτελέσει 100 πλήρεις ταλαντώσεις. 1 1 α. T T 0, 2s f 5 Δt β. T Δt TNt 0, 2100t 20s 11

12 Ένα κύμα αρχίζει να διαδίδεται σε ένα σχοινί. Το παρακάτω σχήμα μας δείχνει την εικόνα που θα έχει το κύμα κάποια χρονική στιγμή. Να βρεθεί το πλάτος του κύματος. 12m 10m 20m 30m 40m -12m Από το σχήμα παρατηρούμε ότι το πλάτος της ταλάντωσης, άρα και το πλάτος του κύματος είναι 12m. Δ. To μήκος κύματος Το μήκος κύματος ενός εγκάρσιου κύματος ισούται με την απόσταση δύο διαδοχικών ορέων (ή κοιλάδων) και ενός διαμήκους ισούται με την απόσταση δύο διαδοχικών πυκνωμάτων (ή αραιωμάτων). Έχει σύμβολο το λ και μονάδα μέτρησης το m. Ένα κύμα αρχίζει να διαδίδεται σε ένα σχοινί. Το παρακάτω σχήμα μας δείχνει την εικόνα που θα έχει το κύμα κάποια χρονική στιγμή. Να βρεθεί το μήκος κύματος. 12m 10m 20m 30m 40m -12m Από το σχήμα παρατηρούμε ότι το πρώτο όρος είναι στη θέση 5m και το επόμενο όρος στη θέση 25m. Άρα η απόστασή τους και συνεπώς το μήκος κύματος είναι: λ=25m 5m λ=20m Ε. Η θεμελιώδης εξίσωση της κυματικής Όπως αναφέρθηκε, η ταχύτητα διάδοσης του κύματος εξαρτάται μόνο από το υλικό του μέσου διάδοσης. Δηλαδή παραμένει σταθερή αν δεν αλλάξει το υλικό. υ=σταθ. 12

13 Η συχνότητα f και το μήκος κύματος λ είναι ποσά αντιστρόφως ανάλογα. Το γινόμενό τους δηλαδή είναι σταθερό αν δεν αλλάξει το υλικό και αποδεικνύεται ότι ισούται με την ταχύτητα διάδοσης του κύματος. υ= λ f H παραπάνω σχέση αποκαλείται θεμελιώδης εξίσωση της κυματικής. Μια πηγή κύματος ταλαντώνεται με περίοδο Τ = 0,2s και διαδίδει σε ένα συγκεκριμένο μέσο διάδοσης. Στη χρονική στιγμή t=2s τα κύματα έχουν διαδοθεί σε απόσταση 20m. α. Να βρεθεί το μήκος κύματος. β. Να βρεθεί το μήκος κύματος και η ταχύτητα αν η συχνότητα της ταλάντωσης της πηγής διπλασιαστεί. Το υλικό του μέσου διάδοσης παραμένει σταθερό. 1 1 α. f f f 5Hz T 0, 2 x d m / s t t 2 υ 10 υλf λ λ λ 2m f 5 β. Η ταχύτητα παραμένει σταθερή 10m/s ενώ το μήκος κύματος υποδιπλασιάζεται. Δηλαδή θα γίνει λ=1m. ΣΤ. Ηχητικά κύματα Όταν η μεμβράνη ενός ηχείου ή οι φωνητικές μας χορδές ταλαντώνονται, τότε παράγονται διαμήκη κύματα στον αέρα. Κύματα με συχνότητες από 20Hz έως Hz μπορούν να γίνουν αντιληπτά από τον άνθρωπο και αποκαλούνται ηχητικά. Κύματα με μικρότερες συχνότητες αποκαλούνται υπόηχοι και μεγαλύτεροι υπέρηχοι. Τα ζώα δεν παράγουν και δεν αντιλαμβάνονται πάντα τις ίδιες συχνότητες. Τα ηχητικά κύματα διαδίδονται και στα στερεά και στα υγρά και στα αέρια. Δεν διαδίδονται στο κενό. Μάλιστα στα στερεά η ταχύτητα διάδοσης είναι μεγαλύτερη από ότι στα υγρά και στα υγρά μεγαλύτερη από ότι στα αέρια. Εικόνα 6. O ήχος διαδίδεται και σε στερεά 13

14 Εξεταστέα ύλη, Σχολικό Βιβλίο: σελ , σελ. 104(ήχος )-105 και οι αντίστοιχες ερωτήσεις-ασκήσεις Διδακτικοί στόχοι: Να είστε σε θέση να: αναγνωρίζετε όρους που σχετίζονται με την δημιουργία και την διάδοση ενός μηχανικού κύματος. αναφέρετε τον ορισμό και να περιγράφετε την μορφή του εγκάρσιου και του διαμήκους κύματος. αναφέρετε σε ποια μέσα διαδίδεται κάθε τύπος κύματος. αναγνωρίζετε ότι στο ίδιο μέσο τα διαμήκη διαδίδονται ταχύτερα από τα εγκάρσια κύματα αναγνωρίζετε ότι τα επιφανειακά κύματα διαδίδονται στην επιφάνεια των υγρών και τα σωματίδια του μέσου διάδοσης πραγματοποιούν κυκλική κίνηση. χρησιμοποιείτε την εικόνα του εγκάρσιου κύματος για να κάνετε υπολογισμούς της ταχύτητας, του μήκους κύματος και του πλάτους. χρησιμοποιείτε τον τύπο υ=δx/δt και τους τύπους της ταλάντωσης των σωματιδίων του μέσου διάδοσης για να κάνετε υπολογισμούς χρησιμοποιείτε την θεμελιώδη εξίσωση της κυματικής για να κάνετε υπολογισμούς. αναφέρετε τις συχνότητες των ηχητικών κυμάτων και να περιγράφετε τις διαφορές στην ταχύτητά τους σε διαφορετικά υλικά. 14