Mawimbi yanatuzunguka kila mahali, tunapoishi katika ulimwengu wa harakati na sauti. Ni nini asili ya mchakato wa wimbi, ni nini kiini cha nadharia ya michakato ya wimbi? Hebu tuangalie hili kwa mfano wa majaribio.
Dhana ya mawimbi katika fizikia
Dhana ya kawaida kwa michakato mingi ni uwepo wa sauti. Kwa ufafanuzi, sauti ni matokeo ya harakati za haraka za oscillatory ambazo zinaundwa na hewa au kati nyingine inayotambuliwa na viungo vyetu vya kusikia. Kujua ufafanuzi huu, tunaweza kuendelea kuzingatia dhana ya "mchakato wa wimbi". Kuna idadi ya majaribio ambayo hukuruhusu kuzingatia kwa macho jambo hili.
Michakato ya mawimbi iliyochunguzwa katika fizikia inaweza kuzingatiwa kwa njia ya mawimbi ya redio, mawimbi ya sauti, mawimbi ya mgandamizo wakati wa kutumia nyuzi za sauti. Zinaenea angani.
Ili kufafanua dhana kwa njia inayoonekana, tupa jiwe kwenye dimbwi na uangaze uenezi wa athari. Huu ni mfano wa wimbi la mvuto. Hutokea kutokana na kupanda na kushuka kwa kioevu.
Acoustics
Sehemu nzima inayoitwa "Acoustics" inajishughulisha na uchunguzi wa sifa za sauti katika fizikia. Hebu tuone ni sifa gani. Hebu tuzingatie mambo namichakato ambayo kila kitu bado hakijawa wazi, kuhusu matatizo ambayo bado yanasubiri kutatuliwa.
Acoustics, kama matawi mengine ya fizikia, bado ina mafumbo mengi ambayo hayajatatuliwa. Bado hazijafunguliwa. Hebu tuzingatie mchakato wa wimbi katika acoustics.
Sauti
Dhana hii inahusishwa na kuwepo kwa miondoko ya oscillatory, ambayo hutolewa na chembe za kati. Sauti ni mfululizo wa michakato ya oscillatory inayohusishwa na kuonekana kwa mawimbi. Katika mchakato wa uundaji wa kati ya mgandamizo na uundaji adimu, mchakato wa wimbi hutokea.
Viashirio vya urefu wa mawimbi hutegemea asili ya kituo ambapo michakato ya oscillatory hufanyika. Takriban matukio yote yanayotokea katika maumbile yanahusishwa na kuwepo kwa mitetemo ya sauti na mawimbi ya sauti ambayo yanaenea katika mazingira.
Mifano ya kubainisha mchakato wa wimbi katika asili
Harakati hizi zinaweza kufahamisha kuhusu matukio ya mchakato wa wimbi. Mawimbi ya sauti ya masafa ya juu yanaweza kusafiri maelfu ya kilomita, kama vile volcano inapolipuka.
Tetemeko la ardhi linapotokea, mitetemo mikali ya akustika na ya kijiografia hutokea, ambayo inaweza kusajiliwa na vipokezi maalum vya sauti.
Wakati wa tetemeko la ardhi chini ya maji, jambo la kuvutia na la kutisha hufanyika - tsunami, ambayo ni wimbi kubwa lililotokea wakati wa udhihirisho wenye nguvu wa chini ya ardhi au chini ya maji wa vipengee.
Shukrani kwa acoustics, unaweza kupata taarifa kwamba tsunami inakaribia. Mengi ya matukio haya yamejulikana kwa muda mrefu. Lakini hadi sasa, dhana kadhaa za fizikiazinahitaji kusoma kwa uangalifu. Kwa hiyo, kwa ajili ya utafiti wa mafumbo ambayo bado hayajatatuliwa, ni mawimbi ya sauti ambayo huja kuwaokoa.
Nadharia ya tectonics
Katika karne ya 18, "dhahania ya janga" ilizaliwa. Wakati huo, dhana za "kipengele" na "kawaida" hazikuunganishwa. Kisha wakagundua kwamba umri wa sakafu ya bahari ni mdogo zaidi kuliko ardhi, na uso huu unasasishwa kila mara.
Ilikuwa wakati huu, kutokana na sura mpya ya dunia, kwamba nadharia ya kichaa ilikua na kuwa nadharia ya "Tectonics of the lithospheric plates", ambayo inasema kwamba vazi la dunia linasonga, na anga inaelea. Mchakato kama huo ni sawa na utembeaji wa barafu ya milele.
Ili kuelewa mchakato uliofafanuliwa, ni muhimu kuondokana na dhana potofu na mitazamo ya mazoea, kutambua aina nyingine za utu.
Maendeleo zaidi katika sayansi
Maisha ya kijiolojia duniani yana wakati wake na hali ya maada. Sayansi imefanikiwa kuunda tena mfano huo. Sehemu ya chini ya bahari inasonga kila mara, hivyo kusababisha mipasuko na miundo ya matuta kadiri jambo jipya linavyopanda kutoka kwenye kina kirefu cha dunia hadi juu ya uso na kupoa taratibu.
Kwa wakati huu, michakato hutokea ardhini wakati mabamba makubwa ya lithosphere yanaelea juu ya uso wa vazi la dunia - ganda la mawe la juu la dunia, ambalo hubeba mabara na chini ya bahari.
Idadi ya sahani kama hizo ni kama kumi. Nguo haina utulivu, hivyo sahani za lithospheric zinaanza kusonga. Chini ya hali ya maabara, mchakato huu una mwonekano wa uzoefu wa kupendeza.
Kwa asili, inatishia maafa ya kijiolojia- tetemeko la ardhi. Sababu ya harakati ya sahani za lithospheric ni michakato ya kimataifa ya convection ambayo hutokea katika kina cha dunia. Matokeo ya moto huo yatakuwa tsunami.
Japani
Kati ya maeneo mengine hatari sana ya tetemeko la ardhi, Japani inachukuwa nafasi maalum, msururu huu wa visiwa unaitwa "ukanda wa moto".
Kwa kufuata kwa ukaribu pumzi ya anga la dunia, mtu anaweza kutabiri janga linalokuja. Ili kusoma michakato ya oscillatory, rig ya kuchimba visima zaidi ilianzishwa kwenye unene wa dunia. Ilipenya hadi kina cha kilomita 12 na kuruhusu wanasayansi kufikia hitimisho kuhusu kuwepo kwa miamba fulani ndani ya dunia.
Kasi ya wimbi la sumakuumeme husomwa katika masomo ya fizikia katika daraja la 9. Onyesha uzoefu na uzani ulio kwenye umbali sawa kutoka kwa kila mmoja. Zimeunganishwa na chemchemi zinazofanana za umbo la kawaida.
Ukihamisha uzito wa kwanza kwenda kulia umbali fulani, wa pili unabaki katika hali ile ile kwa muda, lakini chemchemi tayari inaanza kubana.
Ufafanuzi wa neno "wimbi"
Kwa kuwa mchakato kama huo umefanyika, nguvu ya elastic imetokea ambayo itasukuma uzito wa pili. Atapata kuongeza kasi, baada ya muda atachukua kasi, hoja katika mwelekeo huu na compress spring kati ya uzito wa pili na wa tatu. Kwa upande wake, wa tatu atapata kuongeza kasi, kuanza kuharakisha, kuhama na kuathiri spring ya nne. Na kwa hivyo mchakato utafanyika kwenye vipengele vyote vya mfumo.
Katika hali hii, uhamishaji wa mzigo wa pili pamojawakati utatokea baadaye kuliko wa kwanza. Athari huwa nyuma ya kisababishi.
Pia, uhamishaji wa mzigo wa pili utajumuisha kuhamishwa kwa wa tatu. Mchakato huu unaelekea kuenea kulia.
Ikiwa uzito wa kwanza ulianza kubadilika kulingana na sheria ya harmonic, basi mchakato huu utaenea kwa uzito wa pili, lakini kwa majibu ya kuchelewa. Kwa hiyo, ikiwa unafanya vibrate ya uzito wa kwanza, unaweza kupata oscillation ambayo itaenea katika nafasi kwa muda. Hii ndiyo ufafanuzi wa wimbi.
Aina za mawimbi
Hebu tuwazie dutu inayojumuisha atomi, nazo ni:
- kuwa na uzito - kama uzani uliopendekezwa kwenye jaribio;
- kuunganishwa kwa kila mmoja, na kutengeneza mwili thabiti kupitia vifungo vya kemikali (kama ilivyojadiliwa katika jaribio la chemchemi).
Inafuata kwamba jambo ni mfumo unaofanana na mwanamitindo kutoka kwa uzoefu. Inaweza kueneza wimbi la mitambo. Utaratibu huu unahusishwa na kuibuka kwa nguvu za elastic. Mawimbi kama hayo mara nyingi hujulikana kama "bouncy".
Kuna aina mbili za mawimbi ya elastic. Ili kuwaamua, unaweza kuchukua chemchemi ndefu, kurekebisha upande mmoja na kunyoosha kwa kulia. Kwa hiyo unaweza kuona kwamba mwelekeo wa uenezi wa wimbi ni kando ya spring. Chembechembe za wastani husogea katika mwelekeo sawa.
Katika wimbi kama hilo, asili ya mwelekeo wa kuzunguka kwa chembe inalingana na mwelekeo wa uenezi wa wimbi. Dhana hii inaitwa "wimbi la longitudinal".
Ukinyoosha chemchemi na kuipa muda wa kujakwa hali ya kupumzika, na kisha kubadilisha kwa kasi msimamo katika mwelekeo wa wima, itaonekana kwamba wimbi linaenea kando ya chemchemi na inaonyeshwa mara nyingi.
Lakini mwelekeo wa kuzunguka kwa chembe sasa ni wima, na uenezi wa wimbi ni mlalo. Hili ni wimbi la kupita. Inaweza kuwepo tu katika yabisi.
Kasi ya mawimbi ya sumakuumeme ya aina tofauti ni tofauti. Sifa hii inatumiwa kwa mafanikio na wataalamu wa matetemeko ili kubaini umbali wa vyanzo vya tetemeko la ardhi.
Wimbi linapoenea, chembe chembe huzunguka au kuvuka, lakini hii haiambatani na uhamishaji wa maada, bali na harakati tu. Kwa hivyo imeonyeshwa kwenye kitabu cha kiada "Fizikia" Daraja la 9.
Tabia ya mlingano wa wimbi
Mlingano wa wimbi katika sayansi ya kimwili ni aina ya mlingano wa utofautishaji wa kilemba cha mstari. Inatumika pia kwa maeneo mengine yaliyofunikwa na fizikia ya kinadharia. Hii ni mojawapo ya milinganyo ambayo fizikia ya hisabati hutumia kwa hesabu. Hasa, mawimbi ya mvuto yanaelezwa. Hutumika kuelezea michakato:
- katika acoustics, kama sheria, aina ya mstari;
- katika mienendo ya kielektroniki.
Michakato ya mawimbi huonyeshwa katika hesabu ya kisanduku chenye mwelekeo-tofauti cha mlingano wa mawimbi ya homogeneous.
Tofauti kati ya wimbi na bembea
Ugunduzi wa ajabu huja kutokana na kufikiria jambo la kawaida. Galileo alichukua mapigo ya moyo wake kama kiwango cha wakati. Kwa hivyo, uthabiti wa mchakato wa oscillations ya pendulum uligunduliwa - moja ya vifungu kuu vya mechanics. Nikabisa tu kwa pendulum ya hisabati - mfumo bora wa oscillatory, ambao una sifa ya:
- nafasi ya kusawazisha;
- nguvu inayorudisha mwili kwenye nafasi yake ya msawazo inapokengeuka;
- mipito ya nishati wakati kushuka kunatokea.
Ili kuleta mfumo nje ya usawa, hali ya kutokea kwa oscillation ni muhimu. Katika kesi hii, nishati fulani inaripotiwa. Mifumo tofauti ya mtetemo inahitaji aina tofauti za nishati.
Oscillation ni mchakato unaoangaziwa na kurudiwa mara kwa mara kwa miondoko au hali ya mfumo katika vipindi fulani vya wakati. Onyesho la wazi la mchakato wa oscillatory ni mfano wa pendulum inayobembea.
Michakato ya oscillatory na mawimbi huzingatiwa katika takriban matukio yote ya asili. Wimbi lina kazi ya kusumbua au kubadilisha hali ya kati, kuenea angani na kubeba nishati bila hitaji la kuhamisha maada. Hii ni mali ya kipekee ya michakato ya mawimbi; wamesoma katika fizikia kwa muda mrefu. Unapotafiti, unaweza kuangazia urefu wa wimbi.
Mawimbi ya sauti yanaweza kuwepo katika nyanja zote, hayapo katika ombwe tu. Mawimbi ya umeme yana mali maalum. Zinaweza kuwepo kila mahali, hata katika utupu.
Nishati ya wimbi inategemea ukubwa wake. Wimbi la mviringo, linaloenea kutoka kwa chanzo, hutawanya nishati katika nafasi, hivyo amplitude yake hupungua kwa kasi.
Wimbi la mstari lina sifa za kuvutia. Nishati yake haijasambazwa katika nafasi, kwa hiyoamplitude ya mawimbi hayo hupungua tu kutokana na nguvu ya msuguano.
Mwelekeo wa uenezaji wa mawimbi unaonyeshwa na miale - mistari inayoelekea upande wa mbele wa wimbi.
Pembe kati ya miale ya tukio na ya kawaida ni pembe ya matukio. Kati ya kawaida na boriti iliyoonyeshwa ni angle ya kutafakari. Usawa wa pembe hizi huhifadhiwa katika nafasi yoyote ya kizuizi kuhusiana na sehemu ya mbele ya wimbi.
Wakati mawimbi yanayoenda kinyume yanapokutana, wimbi la kusimama linaweza kuunda.
matokeo
Chembe za kati kati ya nodi zilizo karibu za wimbi lililosimama huzunguka katika awamu sawa. Hivi ni vigezo vya mchakato wa wimbi vilivyowekwa katika milinganyo ya mawimbi. Wakati mawimbi yanapokutana, kuongezeka na kupungua kwa miinuko yao kunaweza kuzingatiwa.
Kujua sifa kuu za mchakato wa wimbi, inawezekana kuamua amplitude ya wimbi linalosababisha katika hatua fulani. Hebu tuamue katika awamu gani wimbi kutoka kwa vyanzo vya kwanza na vya pili litafika katika hatua hii. Aidha, awamu ni kinyume.
Ikiwa tofauti ya njia ni idadi isiyo ya kawaida ya nusu-mawimbi, amplitude ya wimbi linalotokana katika hatua hii itakuwa ndogo. Ikiwa tofauti ya njia ni sawa na sifuri au nambari kamili ya urefu wa wimbi, ongezeko la amplitude ya wimbi linalosababishwa litazingatiwa kwenye hatua ya mkutano. Huu ni muundo wa mwingiliano wakati mawimbi kutoka vyanzo viwili yanaongezwa.
Marudio ya mawimbi ya sumakuumeme yamewekwa katika teknolojia ya kisasa. Kifaa kinachopokea lazima kisajili mawimbi dhaifu ya sumakuumeme. Ikiwa utaweka kiakisi, nishati zaidi ya wimbi itaingia kwenye mpokeaji. Mfumo wa kutafakari umewekwa ili kuunda kiwango cha juuishara kwenye kifaa cha kupokea.
Sifa za mchakato wa wimbi zinatokana na mawazo ya kisasa kuhusu asili ya mwanga na muundo wa maada. Kwa hivyo, unapozisoma katika kitabu cha kiada cha fizikia cha daraja la 9, unaweza kujifunza kwa mafanikio jinsi ya kutatua matatizo kutoka kwa taaluma ya ufundi.
