Page 78 - 881414_FIZYKA_podrecznik_kl_8_PP_fiipbook

Jak rozchodzi się fala mechaniczna?

Falę mechaniczną możemy wywołać również w innych ośrodkach spręży-
stych. Zbadamy teraz, jak rozchodzi się fala na sznurze, sprężynie lub gumo-
wym wężu.

Doświadczenie 18.

Obserwujemy rozchodzenie się fali w ośrodku sprężystym i czy drgania mogą być przekazywane
Niezbędne przedmioty: długi (ok. 3 m) gumowy wąż lub stalowa sprężyna o niewielkiej średnicy, wstążka lub kawałek sznurka

Wykonanie:
• Przymocuj jeden koniec gumowego węża (z przywiązaną pośrodku wstążką)
do ściany, klamki przy drzwiach lub u okna, możesz również wykonać
doświadczenie z kolegą, który będzie trzymał wąż w dłoni.
• Trzymaj w dłoni drugi koniec węża (sprężyny), napnij go, a następnie szarpnij
raz końcem węża.
• Następnie poruszaj końcem węża w górę i dół (patrz rysunek).

Obserwacje i wnioski:
• Sznur lub wąż staje się ośrodkiem drgającym. W miejscu szarpnięcia sznur się wygina i odkształcenie to przemieszcza
się wzdłuż całej długości, lecz bez przemieszczenia się ośrodka drgającego (węża) jako całości. Drgające części węża
przekazują energię kolejnym jego częściom. Wzdłuż węża przemieszcza się impuls falowy.
• W przypadku kilku drgań widzisz, że przenoszą się one wzdłuż węża. Poszczególne części węża raz wznoszą się, a raz
opadają. Wykonują ruchy tylko w górę i w dół. W ten sposób w wężu przemieszcza się fala mechaniczna.

Fala poprzeczna
Przeanalizujmy teraz, co się dzieje, gdy przekazywane są drgania od punktu A,
znajdującego się na końcu węża, którym poruszamy, do kolejnych jego części
A B C D (il. 2.15). W chwili t 0 wąż jest naprężony i żadna jego część nie jest wychylona.
t 0 = 0
W chwili t 1 wychylamy koniec węża A z położenia równowagi do maksymalne-
A go wychylenia w górę. Spowoduje to wychylenie, w tę samą stronę, sąsiadują-
1
t 1 = T B C D 1
4 cych elementów węża. Po czasie t 2 , równym części okresu drgań T, punkt
2
B A powraca do położenia równowagi, a maksymalnie wychylony w górę jest
1
t 2 = T A C D
2 punkt B węża. W kolejnej chwili – t 3 – koniec liny wychylamy w dół. Punkt B
powraca do położenia równowagi, a w górę przemieszcza się kolejny punkt C
C = T punkt
3
t 3 = T B D oddalony o tę samą odległość od poprzedniego punktu. Po czasie t 4
4 A A powraca do położenia równowagi, punkt B jest maksymalnie wychylony w dół,
D punkt C jest również w położeniu równowagi, a punkt D jest maksymalnie wy-
A C chylony w górę. Po czasie równym okresowi drgań zaburzenie prze-
t 4 = T B
mieściło się wzdłuż węża na odległość, w którym cząstka A wykona-
2.15 Przekazywanie drgań ła jedno pełne drganie. Cząsteczki ośrodka wykonują tylko drgania wokół
w ośrodku sprężystym swoich położeń równowagi, a w tym czasie w ośrodku przemieszcza się fala.

76