Les vagues nous entourent partout, car nous vivons dans un monde de mouvement et de son. Quelle est la nature du processus ondulatoire, quelle est l'essence de la théorie des processus ondulatoires ? Regardons cela avec un exemple d'expériences.
Le concept d'ondes en physique
Un concept commun à de nombreux processus est la présence de son. Par définition, le son est le résultat de mouvements oscillatoires rapides créés par l'air ou un autre milieu perçu par nos organes auditifs. Connaissant cette définition, nous pouvons passer à l'examen du concept de "processus ondulatoire". Il existe un certain nombre d'expériences qui vous permettent de considérer visuellement ce phénomène.
Les processus ondulatoires étudiés en physique peuvent être observés sous la forme d'ondes radio, d'ondes sonores, d'ondes de compression lors de l'utilisation des cordes vocales. Ils se sont propagés dans l'air.
Pour définir visuellement le concept, jetez une pierre dans une flaque d'eau et caractérisez la propagation des effets. Ceci est un exemple d'onde gravitationnelle. Cela se produit en raison de la montée et de la descente du liquide.
Acoustique
Une section entière intitulée "Acoustique" est consacrée à l'étude des propriétés du son en physique. Voyons ce qu'il caractérise. Concentrons-nous sur les choses etprocessus dans lesquels tout n'est pas encore clair, sur des problèmes qui attendent toujours d'être résolus.
L'acoustique, comme d'autres branches de la physique, recèle encore de nombreux mystères non résolus. Ils doivent encore être ouverts. Considérons le processus d'onde en acoustique.
Son
Ce concept est associé à la présence de mouvements oscillatoires, qui sont produits par les particules du milieu. Le son est une série de processus oscillatoires associés à l'apparition d'ondes. Lors du processus de formation dans le milieu de compression et de raréfaction, un processus ondulatoire se produit.
Les indicateurs de longueur d'onde dépendent de la nature du milieu où se déroulent les processus oscillatoires. Presque tous les phénomènes qui se produisent dans la nature sont associés à la présence de vibrations sonores et d'ondes sonores qui se propagent dans l'environnement.
Exemples de détermination du processus ondulatoire dans la nature
Ces mouvements peuvent informer sur le phénomène du processus ondulatoire. Les ondes sonores à haute fréquence peuvent parcourir des milliers de kilomètres, comme lorsqu'un volcan entre en éruption.
Lorsqu'un tremblement de terre se produit, de fortes vibrations acoustiques et géoacoustiques se produisent, qui peuvent être enregistrées par des récepteurs sonores spéciaux.
Lors d'un tremblement de terre sous-marin, un phénomène intéressant et terrible se produit - un tsunami, qui est une énorme vague qui a surgi lors d'une puissante manifestation souterraine ou sous-marine des éléments.
Grâce à l'acoustique, vous pouvez être informé qu'un tsunami approche. Beaucoup de ces phénomènes sont connus depuis longtemps. Mais jusqu'à présent, certains concepts de physiquenécessitent une étude approfondie. Ainsi, pour l'étude des mystères non encore résolus, ce sont les ondes sonores qui viennent à la rescousse.
Théorie de la tectonique
Au 18ème siècle, "l'hypothèse de la catastrophe" est née. A cette époque, les notions d'"élément" et de "régularité" n'étaient pas liées. Ensuite, ils ont découvert que l'âge du fond de l'océan est beaucoup plus jeune que celui de la terre, et que cette surface est constamment mise à jour.
C'est à cette époque, grâce à un nouveau regard sur la terre, que s'est développée cette folle hypothèse pour donner naissance à la théorie de la "Tectonique des plaques lithosphériques", selon laquelle le manteau terrestre bouge, et le firmament flotte. Un tel processus est similaire au mouvement de la glace éternelle.
Pour comprendre le processus décrit, il est important de se débarrasser des stéréotypes et des vues habituelles, pour réaliser d'autres types d'être.
De nouvelles avancées scientifiques
La vie géologique sur terre a son propre temps et son propre état de la matière. La science a réussi à recréer la ressemblance. Le fond de l'océan est en mouvement constant, provoquant des ruptures et des formations de crêtes à mesure que de nouvelles matières remontent des profondeurs de la terre vers la surface et se refroidissent progressivement.
À cette époque, des processus se produisent sur terre lorsque des plaques colossales de la lithosphère flottent à la surface du manteau terrestre - la coquille de pierre supérieure de la terre, qui porte les continents et les fonds marins.
Le nombre de ces plaques est d'environ dix. Le manteau est agité, donc les plaques lithosphériques commencent à bouger. Dans des conditions de laboratoire, ce processus a l'apparence d'une expérience gracieuse.
Dans la nature, il menace une catastrophe géologique- tremblement de terre. La raison du mouvement des plaques lithosphériques est le processus global de convection qui se produit dans les profondeurs de la terre. Le résultat du bouillonnement sera un tsunami.
Japon
Parmi d'autres zones sismiques dangereuses de la terre, le Japon occupe une place particulière, cette chaîne d'îles est appelée la "ceinture de feu".
Suivant de près le souffle du firmament terrestre, on peut prédire la catastrophe imminente. Pour étudier les processus oscillatoires, une foreuse ultra-profonde a été introduite dans l'épaisseur de la terre. Il a pénétré à une profondeur de 12 km et a permis aux scientifiques de tirer des conclusions sur la présence de certaines roches à l'intérieur de la terre.
La vitesse d'une onde électromagnétique est étudiée dans les cours de physique en 9e année. Montrez votre expérience avec des poids situés à égale distance les uns des autres. Ils sont reliés par des ressorts identiques de la forme habituelle.
Si vous déplacez le premier poids vers la droite d'une certaine distance, le second reste dans la même position pendant un moment, mais le ressort commence déjà à se comprimer.
Définition du terme "vague"
Depuis qu'un tel processus a eu lieu, une force élastique est apparue qui poussera le deuxième poids. Il obtiendra une accélération, après un certain temps, il prendra de la vitesse, se déplacera dans cette direction et comprimera le ressort entre les deuxième et troisième poids. À son tour, le troisième recevra une accélération, commencera à accélérer, changera et affectera le quatrième ressort. Et ainsi le processus aura lieu sur tous les éléments du système.
Dans ce cas, le déplacement de la deuxième charge le longle temps arrivera plus tard que le premier. L'effet est toujours en retard sur la cause.
Aussi, le déplacement de la deuxième charge entraînera le déplacement de la troisième. Ce processus a tendance à se propager vers la droite.
Si le premier poids a commencé à fluctuer selon la loi harmonique, alors ce processus se propagera au deuxième poids, mais avec une réaction retardée. Par conséquent, si vous faites vibrer le premier poids, vous pouvez obtenir une oscillation qui se propagera dans l'espace au fil du temps. C'est la définition d'une vague.
Variétés de vagues
Imaginons une substance constituée d'atomes, ce sont:
- avoir une masse - comme les poids proposés dans l'expérience;
- se connectent les uns aux autres, formant un corps solide par des liaisons chimiques (comme discuté dans l'expérience avec un ressort).
Il s'ensuit que la matière est un système ressemblant à un modèle d'expérience. Il peut propager une onde mécanique. Ce processus est associé à l'émergence de forces élastiques. Ces vagues sont souvent qualifiées de "rebondissantes".
Il existe deux types d'ondes élastiques. Pour les déterminer, vous pouvez prendre un long ressort, le fixer d'un côté et l'étirer vers la droite. Vous pouvez donc voir que la direction de propagation des ondes est le long du ressort. Les particules du milieu se déplacent dans la même direction.
Dans une telle onde, la nature de la direction d'oscillation des particules coïncide avec la direction de propagation de l'onde. Ce concept est appelé "onde longitudinale".
Si vous tendez le ressort et lui donnez le temps de venirà un état de repos, puis changez brusquement la position dans la direction verticale, on verra que l'onde se propage le long du ressort et se réfléchit plusieurs fois.
Mais la direction d'oscillation des particules est maintenant verticale et la propagation des ondes est horizontale. Il s'agit d'une onde transversale. Il ne peut exister que dans les solides.
La vitesse des ondes électromagnétiques de différents types est différente. Cette propriété est utilisée avec succès par les sismologues pour déterminer la distance aux sources sismiques.
Lorsqu'une onde se propage, les particules oscillent le long ou en travers, mais cela ne s'accompagne pas de transfert de matière, mais uniquement de mouvement. C'est donc indiqué dans le manuel "Physics" Grade 9.
Caractérisation de l'équation d'onde
L'équation d'onde en sciences physiques est une sorte d'équation différentielle hyperbolique linéaire. Il est également utilisé pour d'autres domaines couverts par la physique théorique. C'est l'une des équations que la physique mathématique utilise pour les calculs. En particulier, les ondes gravitationnelles sont décrites. Utilisé pour décrire les processus:
- en acoustique, en règle générale, de type linéaire;
- en électrodynamique.
Les processus d'onde sont affichés dans le calcul pour le cas multidimensionnel d'une équation d'onde homogène.
La différence entre une vague et un swing
Les découvertes remarquables viennent de la réflexion sur un phénomène ordinaire. Galilée a pris le battement de son cœur comme étalon du temps. Ainsi, la constance du processus d'oscillations du pendule a été découverte - l'une des principales dispositions de la mécanique. Ceabsolument uniquement pour un pendule mathématique - un système oscillatoire idéal, caractérisé par:
- position d'équilibre;
- force qui ramène le corps à sa position d'équilibre lorsqu'il dévie;
- transitions d'énergie lorsque la fluctuation se produit.
Pour déséquilibrer le système, la condition d'apparition d'oscillations est nécessaire. Dans ce cas, une certaine énergie est rapportée. Différents systèmes vibratoires nécessitent différents types d'énergie.
L'oscillation est un processus qui se caractérise par une répétition constante de mouvements ou d'états du système dans certaines périodes de temps. Une démonstration claire du processus oscillatoire est l'exemple d'un pendule oscillant.
Les processus oscillatoires et ondulatoires sont observés dans presque tous les phénomènes naturels. L'onde a pour fonction de perturber ou de modifier l'état du milieu, de se propager dans l'espace et de transporter de l'énergie sans qu'il soit nécessaire de transférer de la matière. C'est une propriété particulière des processus ondulatoires, étudiés depuis longtemps en physique. Lors de la recherche, vous pouvez mettre en surbrillance la longueur d'onde.
Les ondes sonores peuvent exister dans toutes les sphères, elles n'existent pas seulement dans le vide. Les ondes électromagnétiques ont des propriétés particulières. Ils peuvent exister partout, même dans le vide.
L'énergie d'une onde dépend de son amplitude. L'onde circulaire, se propageant à partir de la source, disperse l'énergie dans l'espace, de sorte que son amplitude diminue rapidement.
Une onde linéaire a des propriétés intéressantes. Son énergie n'est pas dissipée dans l'espace, doncl'amplitude de ces ondes ne diminue qu'en raison de la force de frottement.
La direction de propagation des ondes est représentée par des rayons - des lignes perpendiculaires au front d'onde.
L'angle entre le rayon incident et la normale est l'angle d'incidence. Entre le faisceau normal et le faisceau réfléchi se trouve l'angle de réflexion. L'égalité de ces angles est préservée en toute position de l'obstacle par rapport au front d'onde.
Lorsque des vagues se déplaçant dans des directions opposées se rencontrent, une onde stationnaire peut se former.
Résultats
Les particules du milieu entre les nœuds adjacents d'une onde stationnaire oscillent dans la même phase. Ce sont les paramètres du processus d'onde fixés dans les équations d'onde. Lorsque les vagues se rencontrent, on peut observer à la fois des augmentations et des diminutions de leurs amplitudes.
Connaissant les principales caractéristiques du processus ondulatoire, il est possible de déterminer l'amplitude de l'onde résultante en un point donné. Déterminons dans quelle phase l'onde des première et deuxième sources arrivera à ce point. De plus, les phases sont opposées.
Si la différence de marche est un nombre impair de demi-ondes, l'amplitude de l'onde résultante à ce point sera minimale. Si la différence de marche est égale à zéro ou à un nombre entier de longueurs d'onde, une augmentation de l'amplitude de l'onde résultante sera observée au point de rencontre. Il s'agit d'un modèle d'interférence lorsque les ondes de deux sources sont ajoutées.
La fréquence des ondes électromagnétiques est fixée dans la technologie moderne. L'appareil récepteur doit enregistrer des ondes électromagnétiques faibles. Si vous mettez un réflecteur, plus d'énergie des ondes entrera dans le récepteur. Le système de réflecteur est installé de manière à créer le maximumsignal sur l'appareil récepteur.
Les caractéristiques du processus ondulatoire sous-tendent les idées modernes sur la nature de la lumière et la structure de la matière. Ainsi, lorsque vous les étudiez dans un manuel de physique de 9e année, vous pouvez apprendre avec succès à résoudre des problèmes du domaine de la mécanique.
