Val proces. Opće ideje o valnim procesima. Teorija valnih procesa

Valovi nas okružuju posvuda, kao što živimo u svijetu pokreta i zvukova. Koja je priroda valnog procesa, koja je bit teorije valnih procesa? Razmotrimo ovo u primjeru eksperimenata.

Koncept valova u fizici

Zajednički pojam za mnoge procese je prisutnost zvuka. Po definiciji zvuka, to je rezultat brzih oscilirajućih pokreta, koji su stvoreni zrakom ili drugim sredstvom koje percipiraju naši slušni organi. Poznavajući ovu definiciju, možemo nastaviti s razmatranjem koncepta "valnog procesa". Postoji niz eksperimenata koji nam omogućuju vizualno ispitivanje ovog fenomena.

Proučavani valni procesi u fizici mogu se promatrati u obliku radio valova, zvučnih valova, kompresijskih valova pomoću vokalnih užeta. Prosijale su se kroz zrak.

Da biste vizualizirali koncept u lokvi, bacajte kamen i karakterizirajte širenje učinaka. Ovo je primjer gravitacijski val. To se događa zbog podizanja i spuštanja tekućine.

akustika

Cijeli je odjeljak posvećen proučavanju imovine zvuka u fizici, koji se zove "Akustika". Pogledajmo što on karakterizira. Mi ćemo se usredotočiti na fenomene i procese u kojima sve nije još jasno, o problemima koji samo čekaju da budu riješeni.

Akustika, poput ostalih dijelova fizike, još uvijek ima mnoge neriješene misterije. Još ih treba otvoriti. Sada razmatramo val proces u akustici.

zvuk

Ovaj koncept povezan je s prisutnošću vibracijskih gibanja koje proizvode čestice medija. Zvuk je niz oscilirajućih procesa povezanih s pojavom valova. U procesu formiranja u mediju kompresije i ispuštanja dolazi do valnog procesa.

Parametri valnih duljina ovise o prirodi medija u kojem se odvijaju oscilirajući procesi. Gotovo sve pojave koje se javljaju u prirodi povezane su s prisutnošću zvukovnih vibracija i zvučnih valova koji se šire u mediju.

Primjeri određivanja valnog procesa u prirodi

Ovi pokreti mogu informirati o fenomenu valnog procesa. Visokofrekventni zvučni valovi mogu se širiti tisućama kilometara, na primjer, ako se pojavi vulkanska erupcija.

Kada potres nastupi snažne akustične i geoakustičke oscilacije, koje se mogu registrirati kod posebnih prijemnika zvuka.

Kada podvodni potres dogodi zanimljiva i strašna pojava - tsunamija, što je veliki val koji je nastao pod snažnim zemljom ili pod vodom manifestacija prirode.

Zahvaljujući akustičnosti, možete dobiti informacije o tome što se približava tsunami. Mnogi od tih fenomena poznati su dugo vremena. Ali do sada neki pojmovi fizike zahtijevaju pažljivo proučavanje. Stoga, za proučavanje zagonetki koji još nisu otkriveni, zvučni valovi dolaze do spašavanja.

Teorija tektonike

U XVIII stoljeću je nastala "hipoteza katastrofa". U to vrijeme pojmovi "elementarni" i "pravilnost" nisu bili povezani. Zatim su otkrili da je dob na dnu svjetskog oceana mnogo mlađi od zemlje, a ta se površina stalno ažurira.

To je u ovom trenutku, zahvaljujući novom pogledu na zemlji, luda hipoteza razvio u teoriji „tektonike ploča”, u kojem se navodi da je Zemljina plašta kreće, a nebeski svod - plovaka. Takav je proces poput kretanja vječnog leda.

Da biste razumjeli opisani proces, važno je riješiti stereotipe i uobičajene poglede, ostvariti druge vrste bića.

Daljnja postignuća znanosti

Geološki život na zemlji ima svoje vrijeme i stanje materije. Znanost je uspjela stvoriti sličnost. Na dnu oceana je kontinuirano gibanje u kojem su diskontinuiteti pojaviti i formiranje puknuti grebeni kada nova tvar iz dubine zemlje leži na površini i postupno hladi.

U ovom trenutku postoje procesi na kopnu kad ogromne ploče litosfere plašta float Zemlje - vrh kamenog plašta Zemlje, koja nosi kontinenata i morskog dna.

Broj takvih ploča je oko deset. Pokrivač je nemiran, pa se litosferske ploče počinju kretati. U laboratoriju, ovaj proces ima izgled elegantnog iskustva.

U prirodi, to prijeti geološkoj katastrofi - potresu. Razlog kretanja litosfere ploča su globalni procesi konvekcije koji se javljaju u dubinama zemlje. Rezultat će biti tsunami.

Japan

Između drugih seizmički opasnih područja na Zemlji, Japan zauzima posebno mjesto, ovaj otočni lanac zove se "vatreni pojas".

Nakon pomnog praćenja disanja zemljinog svoda, moguće je predvidjeti katastrofalnu katastrofu. Za proučavanje oscilacijskih procesa, u zemlju je uveden superdeep drilling rig. Prošao je na dubinu od 12 km i dopustio znanstvenicima da donesu zaključke o prisutnosti određenih stijena unutar Zemlje.

Brzina elektromagnetskog vala proučava se na satima fizike u 9. razredu. Pokažite iskustvo s utezima na jednakoj udaljenosti od drugih. Povezani su identičnim izvorima uobičajene vrste.

Ako premjestite prvu težinu udesno za određenu udaljenost, drugi ostaje na istom mjestu neko vrijeme, ali proljeće već počinje ugovoriti.

Definicija pojma "val"

Budući da se takav proces dogodio, postojala je elastična sila koja bi gurnula drugu težinu. Dobit će ubrzanje, nakon nekog vremena postići brzinu, kretati se u tom smjeru i komprimirati proljeće između drugog i trećeg utega. Zauzvrat, treći će dobiti ubrzanje, počet će ubrzati, pomaknuti će i utjecati na četvrto proljeće. I tako će se proces pojaviti na svim elementima sustava.

U tom slučaju, zamjena drugog tereta u vremenu će se dogoditi kasnije od prvog. Istraga uvijek zaostaje za razlogom.

Također, pomicanje drugog tereta će značiti pomicanje trećeg. Ovaj se proces nastoji proširiti na desno.

Ako se prvi teret počeo mijenjati prema skladnom zakonu, tada će se taj proces širiti na drugu težinu, ali sa zakašnjelom reakcijom. Prema tome, ako napravite prvo opterećenje, možete dobiti vibraciju koja će se širiti u prostoru tijekom vremena. Ovo je definicija vala.

Vrste valova

Zamislite tvari koja se sastoji od atoma, oni su:

• imati masu - kako je sugerirao iskustvo utega;
• međusobno povezuju, tvoreći čvrsto tijelo kemijskim vezama (kao što je objašnjeno u pokusu s izvorom).

Slijedi da je tvar sustav sličan modelu iz iskustva. Može se distribuirati mehanički val. Taj je proces povezan s pojavom elastičnih sila. Takvi valovi se često nazivaju "elastičnim".

Postoje dvije vrste elastičnih valova. Da biste ih odredili, možete uzeti dugu proljetku, popraviti ga s jedne strane i protezati udesno. Tako možete vidjeti da je smjer val širenja - uz proljeće. Čestice medija su pomaknute u istom smjeru.

U takvom valu, priroda smjera oscilacije čestica podudara se s smjerom propagacije vala. Ovaj koncept zove se "uzdužni val".

Ako se protežu na oprugu i dati joj vremena da dođe na odmor, a onda se naglo promijeni položaj u vertikalnom smjeru, to će se vidjeti da je val širi duž proljeće i više puta ogleda.

No, smjer oscilacije čestica je sada vertikalna, a propagacija vala je horizontalna. Ovo je poprečni val. Može postojati samo u krutom stanju.

Brzina elektromagnetskih valova različitih vrsta je drugačija. Seizmolozi uspješno koriste ovu imovinu kako bi odredili udaljenost od potresa od potresa.

Kad se val širi, vibracija čestica je uzduž ili preko, ali to ne prati prijenos materije, već samo pokret. Tako je navedeno u udžbeniku "Physics" 9 klase.

Karakteristike valne jednadžbe

Jednadžba vala u fizičkoj znanosti je vrsta linearne hiperboličke diferencijalne jednadžbe. Također se koristi za druga područja koja pokrivaju teorijsku fizika. Ovo je jedna od jednadžbi koja matematička fizika vrijedi za izračune. Posebno se opisuju gravitacijski valovi. Koriste se za opisivanje procesa:

• u akustici, u pravilu, linearni tip;
• u elektrodinamici.

Valni procesi prikazani su u izračunu za multidimenzionalni slučaj homogene jednadžbe valova.

Razlika između vala i fluktuacije

Prekrasna otkrića slijede meditacije o običnom fenomenu. Galileo je uzeo ritam svog srca prema standardu vremena. Tako je otkriven konstanta procesa osciliranja pendela - jedne od glavnih odredbi mehanike. To je apsolutno samo za matematički pendulum - idealan oscilatorni sustav koji karakterizira:

• ravnotežni položaj;
• sila koja vraća tijelo u ravnotežni položaj kada odstupa;
• prijelaz energije u slučaju oscilacije.

Kako bi sustav uklonio iz ravnoteže, potreban je uvjet za pojavu oscilacije. U ovom slučaju, određena je energija. Različiti oscilatorni sustavi zahtijevaju različite vrste energije.

Oscilacija je proces koji karakterizira stalno ponavljanje pokreta ili stanja sustava u određenim vremenskim razdobljima. Jasna demonstracija oscilatorskog procesa je primjer ljuljačkog pendela.

Oscilirajući i valni procesi promatrani su u gotovo svim prirodnim fenomenima.

Val ima funkciju uznemiravanja ili mijenjanja stanja medija propagirane u prostoru i nošenja energije bez potrebe za nošenjem tvari. Ovo je prepoznatljivo svojstvo valnih procesa, već dugo vremena proučavani su u fizici. Kada istražujete, možete prepoznati valnu duljinu.

Zvučni valovi mogu postojati u svim sferama, oni nisu prisutni samo u vakuumu. Elektromagnetski valovi imaju posebna svojstva. Mogu postojati svugdje, čak i u vakuumu.

Energija vala ovisi o njegovoj amplitudi. Kružni val propagirajući iz izvora raspršuje energiju u prostoru, pa se amplituda brzo smanjuje.

Linearni val ima zanimljiva svojstva. Njegova energija se ne raspršuje u prostoru, tako da se amplituda takvih valova smanjuje samo zbog sile trenja.

Smjer valnog širenja predstavljaju linije zračenja koje su okomite na prednji dio vala.

Kut između incidentne zrake i normalnog je kut incidencije. Između normalne i reflektirane zrake je kut refleksije. Ravnopravnost tih kutova sačuvana je za bilo koji položaj barijere u odnosu na prednji val.

Kada se valovi susreću krećući se u suprotnim smjerovima, može se formirati stalni val.

rezultati

Čestice medija između susjednih čvorova stojećeg vala osciliraju u istoj fazi. To su parametri valnog procesa fiksiranog u valnoj jednadžbi. Kada se valovi susreću, može se promatrati i povećanje i smanjenje njihovih amplituda.

Poznavajući osnovne karakteristike valnog procesa, možete odrediti amplitudu rezultanta vala u određenoj točki. Mi ćemo utvrditi u kojoj fazi val od prvog i drugog izvora doći do ove točke. A faze su suprotne.

Ako je promjena staze neparan broj pola valova, amplituda vala koji nastaje u ovom trenutku bit će minimalan. Ako je promjena staze nula ili cijeli broj valnih duljina, povećat će se amplituda rezultantnog vala na mjestu susreta. Ovo je uzorak smetnji kada se valovi dodaju iz dva izvora.

Frekvencija elektromagnetskih valova je fiksna u suvremenoj tehnologiji. Uređaj za prijam treba zapisivati ​​slabe elektromagnetne valove. Ako stavite reflektor, prijemnik će primiti više energije valova. Sustav reflektora je postavljen tako da stvara maksimalni signal na prijemnom uređaju.

Karakteristike valnog procesa temelj su suvremenih pojmova prirode svjetla i strukture materije. Dakle, kada ih proučavate prema udžbeniku fizike 9. razreda, uspješno se može naučiti riješiti probleme s područja mehanike.