Pomóżcie mi rozwiązać poniższe zadania z fizyki:
1. Czym charakteryzują się fale poprzeczne?
2. Co to są infradźwięki i z jaką prędkością się rozchodzi w powietrzu?
3. Co to jest amplituda fal?
4. DSługość fali poprzecznej wynosi 60 cm i rozchodzi sięz szybkością 3m/s. Oblicz okres i częstotliwość tej fali.
5. Na czym polega zjawisko interferencji dla fal?
6. Co to jest długość fali? Napisz słownie i podaj wzór.
7. Od czego zależy wysokość dźwięku?
8. Odległość między dolinami fal na wodzie wynosi 8 metrów. Z jaką prędkością rozchodzą się te fale jeżeli uderzają o brzeg 15 razy w ciągu 1 minuty.
9. Fala akustyczna rozchodzi sięz prędkością 330m/s. Jak daleko uderzy piorun, jeżeli grzmot usłyszeliśmy po 8 sekundach?
10. Od czego zależy prędkosć rozchodzenia się fal.
Zadanie 1.
Punkt materialny drga harmonicznie z częstotliwością 5 Hz. Przechodząc przez punkt rownowagi, ma szybkość 10 m/s. Podaj równania opisujące zmiany wychylenia, szybkości i przyśpieszenia dla tego ruchu. Narysuj ich wykresy.
Zadanie 2.
Z jaką szybkością porusza się źródło dźwięku, jeżeli w momencie mijania nieruchomego obserwatora rejestrujemy trzynastokrotną zmianę wysokości dźwięku.
Proszę was o dokładne i jak najlepsze rozwiązanie!
Okej, Martynko, to jedziemy:
1. Fala poprzeczna to taka, gdzie cząstki drgają "w poprzek" kierunku rozchodzenia się fali - to znaczy fala rozchodzi się naprzód, a cząstki poruszają się w górę i w dół, albo w prawo i w lewo. Przykładem zwykła fala rozchodząca się w wodzie; fala rozchodzi się w poziomie, a woda drga w pionie.
2. Infradźwięki to fale akustyczne (drgania powietrza, fale podłużne) o częstotliwości niższej niż ta odbierana przez nasze uszy - tj. poniżej 16Hz. W powietrzu rozchodzą się tak, jak inne fale akustyczne, czyli z prędkością ok. 330m/s.
3. Amplituda fali to maksymalne wychylenie punktu z położenia równowagi (np. maksymalna wysokość fali względem powierzchni wody).
4. Zupełnie analogicznie do prędkości v = s/t (odległość/czas), zależność dla fal ma następującą postać:
, więc 
. Podstawiając lambda = 0,6m i v = 3m/s otrzymamy okres T=0,2s i częstotliwość f = 1/T = 5Hz (czyli 5/s).
5. Zjawisko to opiera się na fakcie, że w przypadku fal nachodzących na siebie wychylenia poszczególnych punktów sumują się. Jeśli w danym miejscu spotkają się dwa punkty o jednakowym wychyleniu, zajdzie wzmocnienie (interferencja konstruktywna), czyli wypadkowe wychylenie będzie większe; jeśli spotkają się punkty o wychyleniach przeciwnych, mogą się wyzerować (interferencja destruktywna). Ostateczny wzór interferencyjny zależy od wzajemnego położenia źródeł fali, ich długości i różnicy faz źródeł.
6. Długość fali, oznaczana grecką literą lambda, to (mierzona w kierunku radialnym od źródła) odległość między dwoma punktami znajdującymi się w tej samej fazie, np. dwoma punktami o maksymalnym dodatnim wychyleniu. Wzór to
7. Wysokość dźwięku zależy od częstotliwości fali akustycznej; w szczególności, dźwięk o oktawę wyższy ma częstotliwość dwukrotnie większą.
8. Odległość między dolinami fali jest długością fali, a jeśli w ciągu minuty mamy 15 fal, to jedna fala trafia się co 4s (stąd lambda=8m, T=4s). Korzystając z podanego już wzoru na prędkość fali dostaniemy v = lambda/T = 2m/s.
9. Ze zwykłego równania kinematycznego x=vt, x = 8s*330m/s = 2640m.
10. Prędkość rozchodzenia się fal zależy od własności sprężystych ośrodka (tj. od tego, jak dobrze substancja przenosi dalej fale).
Z1. Szybkość w punkcie równowagi jest szybkością maksymalną, wiemy stąd, że
. Znamy częstotliwość f = 5Hz, więc dalej:
Obliczone wartości wystarczy podstawić do wzorów na wychylenie, prędkość i przyspieszenie:
Wykresy dla funkcji sinus, cosinus, -sinus są trywialne; będą zawierały się między -A i A przy okresie 1/5 s.
Z2. Efekt Dopplera - częstotliwość dla źródła dźwięku kolejno zbliżającego się z prędkością v i oddalającego z prędkością v (prędkość dźwięku oznaczmy jako u) to odpowiednio:
Z treści zadania wynika, że
gdzie u jest równe ok. 330m/s.