Prowadzący: Kamil Fedus pokój nr 569 lub 2.20 COK konsultacje: środy

Podobne dokumenty
Podstawy fizyki wykład 7

Rodzaje fal. 1. Fale mechaniczne. 2. Fale elektromagnetyczne. 3. Fale materii. dyfrakcja elektronów

Wykład 9: Fale cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

2.6.3 Interferencja fal.

Wykład 3: Jak wygląda dźwięk? Katarzyna Weron. Matematyka Stosowana

Fale w przyrodzie - dźwięk

Wykład FIZYKA I. 11. Fale mechaniczne. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Wykład 9: Fale cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

POMIAR PRĘDKOŚCI DŹWIĘKU METODĄ REZONANSU I METODĄ SKŁADANIA DRGAŃ WZAJEMNIE PROSTOPADŁYCH

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego - - zadania z fizyki, wzory fizyczne, fizyka matura

Podstawy fizyki sezon 1 VIII. Ruch falowy

1. Po upływie jakiego czasu ciało drgające ruchem harmonicznym o okresie T = 8 s przebędzie drogę równą: a) całej amplitudzie b) czterem amplitudom?

Fal podłużna. Polaryzacja fali podłużnej

Ruch falowy. Fala zaburzenie wywoane w jednym punkcie ośrodka, które rozchodzi się w każdym dopuszczalnym kierunku.

WYDZIAŁ EKOLOGII LABORATORIUM FIZYCZNE

5.1. Powstawanie i rozchodzenie się fal mechanicznych.

Wydział EAIiE Kierunek: Elektrotechnika. Wykład 12: Fale. Przedmiot: Fizyka. RUCH FALOWY -cd. Wykład /2009, zima 1

Podstawy Akustyki. Drgania normalne a fale stojące Składanie fal harmonicznych: Fale akustyczne w powietrzu Efekt Dopplera.

SCENARIUSZ LEKCJI Z FIZYKI DLA KLASY III GIMNAZJUM. Temat lekcji: Co wiemy o drganiach i falach mechanicznych powtórzenie wiadomości.

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Podstawy Akustyki. Drgania normalne a fale stojące Składanie fal harmonicznych: Fale akustyczne w powietrzu Efekt Dopplera

Fala jest zaburzeniem, rozchodzącym się w ośrodku, przy czym żadna część ośrodka nie wykonuje zbyt dużego ruchu

2. Rodzaje fal. Fale te mogą rozchodzić się tylko w jakimś ośrodku materialnym i podlegają prawom Newtona.

obszary o większej wartości zaburzenia mają ciemny odcień, a

Wykład 9: Fale cz. 2. dr inż. Zbigniew Szklarski

Fale mechaniczne i akustyka

Wykład 9: Fale cz. 2. dr inż. Zbigniew Szklarski

Ruch falowy. Parametry: Długość Częstotliwość Prędkość. Częstotliwość i częstość kołowa MICHAŁ MARZANTOWICZ

Ψ(x, t) punkt zamocowania liny zmienna t, rozkład zaburzeń w czasie. x (lub t)

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z FIZYKI

4.3 Wyznaczanie prędkości dźwięku w powietrzu metodą fali biegnącej(f2)

Ruch drgający. Ruch harmoniczny prosty, tłumiony i wymuszony

Fizyka 12. Janusz Andrzejewski

Prowadzący: dr hab. Kamil Fedus pokój nr 569 lub 2.20 COK konsultacje: czwartek

Widmo fal elektromagnetycznych

BADANIE PODŁUŻNYCH FAL DŹWIĘKOWYCH W PRĘTACH

Drgania i fale sprężyste. 1/24

Drania i fale. Przykład drgań. Drgająca linijka, ciało zawieszone na sprężynie, wahadło matematyczne.

Rozważania rozpoczniemy od fal elektromagnetycznych w próżni. Dla próżni równania Maxwella w tzw. postaci różniczkowej są następujące:

Aby nie uszkodzić głowicy dźwiękowej, nie wolno stosować amplitudy większej niż 2000 mv.

Drgania i fale zadania. Zadanie 1. Zadanie 2. Zadanie 3

Dźwięk. Cechy dźwięku, natura światła

Fizyka. dr Bohdan Bieg p. 36A. wykład ćwiczenia laboratoryjne ćwiczenia rachunkowe

Siła sprężystości - przypomnienie

Fizyka 11. Janusz Andrzejewski

Fale dźwiękowe. Jak człowiek ocenia natężenie bodźców słuchowych? dr inż. Romuald Kędzierski

LABORATORIUM POMIARY W AKUSTYCE. ĆWICZENIE NR 4 Pomiar współczynników pochłaniania i odbicia dźwięku oraz impedancji akustycznej metodą fali stojącej

Rys Ruch harmoniczny jako rzut ruchu po okręgu

Fale dźwiękowe - ich właściwości i klasyfikacja ze względu na ich częstotliwość. dr inż. Romuald Kędzierski

Fale akustyczne. Jako lokalne zaburzenie gęstości lub ciśnienia w ośrodkach posiadających gęstość i sprężystość. ciśnienie atmosferyczne

Krzysztof Łapsa Wyznaczenie prędkości fal ultradźwiękowych metodami interferencyjnymi

Fala oscylacje w przestrzeni i w czasie. Zaburzenie, które rozchodzi się w ośrodku.

Fale cz. 1. dr inż. Ireneusz Owczarek CMF PŁ 2012/13

1. Jeśli częstotliwość drgań ciała wynosi 10 Hz, to jego okres jest równy: 20 s, 10 s, 5 s, 0,1 s.

Badanie efektu Dopplera metodą fali ultradźwiękowej

Imię i nazwisko ucznia Data... Klasa...

LABORATORIUM ELEKTROAKUSTYKI. ĆWICZENIE NR 1 Drgania układów mechanicznych

1 Wymagania egzaminacyjne na egzamin maturalny - poziom rozszerzony: fizyka

Ć W I C Z E N I E N R M-7

Fale elektromagnetyczne

LABORATORIUM Z FIZYKI Ć W I C Z E N I E N R 2 ULTRADZWIĘKOWE FALE STOJACE - WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FAL

Fala na sprężynie. Projekt: na ZMN060G CMA Coach Projects\PTSN Coach 6\ Dźwięk\Fala na sprężynie.cma Przykład wyników: Fala na sprężynie.

Wykład 1: Fale wstęp. Drgania Katarzyna Weron. WPPT, Matematyka Stosowana

PRZYKŁADY RUCHU HARMONICZNEGO. = kx

36P5 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - V POZIOM PODSTAWOWY

Ćw. 20. Pomiary współczynnika załamania światła z pomiarów kąta załamania oraz kąta granicznego

FALE W OŚRODKACH SPRĘZYSTYCH

Zasady oceniania karta pracy

Fale dźwiękowe i zjawisko dudnień. IV. Wprowadzenie.

FIZYKA KLASA III GIMNAZJUM

Wykład 17: Optyka falowa cz.1.

WŁASNOŚCI FAL (c.d.)

WYZNACZENIE GĘSTOŚCI MATERIAŁU STRUNY

Początek XX wieku. Dualizm korpuskularno - falowy

falowego widoczne w zmianach amplitudy i natęŝenia fal) w którym zachodzi

Wyznaczanie prędkości rozchodzenia się dźwięku w powietrzu i w ciele stałym

RUCH HARMONICZNY. sin. (r.j.o) sin

Światło jako fala Fala elektromagnetyczna widmo promieniowania Czułość oka ludzkiego w zakresie widzialnym

Badanie widma fali akustycznej

Przedmiot: Fizyka. Światło jako fala. 2016/17, sem. letni 1

POMIAR WSPÓŁCZYNNIKA POCHŁANIANIA I IMPEDANCJI AKUSTYCZNEJ

Fizyka 2 Wróbel Wojciech

W tym module rozpoczniemy poznawanie właściwości fal powstających w ośrodkach sprężystych (takich jak fale dźwiękowe),

AKUSTYKA. Matura 2007

Rozdział 9. Fale w ośrodkach sprężystych

Ćwiczenie M-2 Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Cel ćwiczenia: II. Przyrządy: III. Literatura: IV. Wstęp. l Rys.

Podstawy fizyki sezon 2 6. Równania Maxwella

Wykład I Krzysztof Golec-Biernat Optyka 1 / 16

Wykład 2: Od drgań do fali Katarzyna Weron. WPPT, Matematyka Stosowana

Ruch drgajacy. Drgania harmoniczne. Drgania harmoniczne... Drgania harmoniczne... Notatki. Notatki. Notatki. Notatki. dr inż.

Zjawisko interferencji fal

FALE DŹWIĘKOWE. fale podłużne. Acos sin

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Efekt Dopplera. dr inż. Romuald Kędzierski

Fale elektromagnetyczne. Gradient pola. Gradient pola... Gradient pola... Notatki. Notatki. Notatki. Notatki. dr inż. Ireneusz Owczarek 2013/14

Zjawisko interferencji fal

WYZNACZANIE PRĘDKOŚCI DŹWIĘKU METODĄ QUINCKEGO I KUNDTA

Prosty oscylator harmoniczny

Transkrypt:

Prowadzący: Kamil Fedus pokój nr 569 lub 2.20 COK konsultacje: środy 12 00-14 00 e-mail: kamil@fizyka.umk.pl

Istotne informacje 20 spotkań (40 godzin lekcyjnych) wtorki (s. 22, 08:00-10:00), środy (s. 22, 10:00 12:00) wymagana obecność na 2/3 zajęć (13 spotkań) dozwolone 2 spotkania nieusprawiedliwione dwa sprawdziany zaliczeniowe : pierwsza połowa kwietnia i na ostatnich zajęciach + poprawki do każdego kolokwium nieusprawiedliwiona nieobecność na kolokwium oznacza utratę podejścia istotna aktywność na zajęciach i prace domowe na ocenę materiały ze slajdów będą dostępne na stronie www.dydaktyka.fizyka.umk.pl w postaci pdf

Literatura 1. Halliday, Resnick, Walker, "Podstawy fizyki 2 2. Moebs et al. Fizyka dla szkół wyższych, przetłumaczony amerykański podręcznik University physics, przez fundację OpenStax działającą przy Rice University w USA (otwarty zasób edukacyjny) https://openstax.org/details/books/fizyka-dla-szkół-wyższych-tom-1 https://openstax.org/details/books/fizyka-dla-szkół-wyższych-tom-2 https://openstax.org/details/books/fizyka-dla-szkół-wyższych-tom-3 3. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy Fizyki, tom 3 (elektryczność i magnetyzm), tom 2 (fale), tom 4 (optyka) 4. J. Jędrzejewski, W. Kruczek, A. Kujawski, Zbiór zadań z fizyki dla kandydatów na wyższe uczelnie 5. J. Kalisz, M. Massalska, J. Massalski, Zbiór zadań z fizyki z rozwiązaniami Zapraszam na stronę: http://dydaktyka.fizyka.umk.pl

Zakres materiału

RUCH FALOWY

Fala to. zaburzenie ośrodka przenoszące energię, które propaguje się ze stałym kształtem i ze stałą prędkością (jest to nieścisła definicja) http://www.gimpuj.info/gallery/16278_15_07_09_4_24_56.gif Ø Ø fale mechaniczne (sprężyste) zaburzenie ośrodka materialnego (np. ciecze, gazy, ciała stałe) fale elektromagnetyczne zaburzenie pola elektromagnetycznego

Fale podłużne kierunek drgań kierunek transportu energii Fale poprzeczne kierunek drgań kierunek transportu energii

Matematyczny opis ruchu falowego f (x,0) f (x,t) = f (x vt) x Każda funkcja w postaci f (x ± vt) może opisywać ruch falowy 8

Fale sinusoidalne Ogólny zapis funkcji opisującej falę sinusoidalną rozchodzącą się w jednym kierunku (wzrastających wartości x): f (x) = Asin(kx ωt +ϕ) amplituda liczba falowa częstość kątowa faza początkowa

Podstawowe parametry charakteryzujące falę periodyczną: DŁUGOŚC FALI i LICZBA FALOWA wychylenie kierunek rozchodzenia się fali λ i k = 2π λ

Podstawowe parametry charakteryzujące falę periodyczną: CZĘSTOTLIWOŚĆ i CZĘSTOŚĆ KOŁOWA wychylenie czas f = 1 T i ω = 2π f https://www.youtube.com/watch?v=cx-qhzwslqs

Fale sinusoidalne f λ x (m) W czasie gdy drgająca cząstka wykona jedną pełną oscylację, fala przemieści się na odległość równą długości fali λ = vt http://www.physics.usyd.edu.au/teach_res/mp/doc/wm_string_1.htm 12

ZWIĄZEK MIĘDZY DŁUGOŚCIĄ I CZĘSTOTLIWOŚCIĄ FALI f = v λ ω = vk v- prędkość fali (np. ok. 340 m/s dźwięk w powietrzu, ok. 300 000 000 m/s światło w próżni)

Zadania 1. Kosinusoidalna fala rozchodzi się wzdłuż osi OX. Jej amplituda wynosi A = 0.01m, długość λ = 0,4 m, a częstotliwość f = 8 Hz. Poprzeczne wychylenie punktów ośrodka sprężystego dla t = 0 i x= 0 wynosi 0.01m. Wyznaczyć liczbę falową k, okres T, częstość kołową ω i prędkość v tej fali. Określić wartość fazy początkowej φ oraz napisać równanie fali. 2. Znaleźć różnicę faz między dwoma punktami fali dźwiękowej rozchodzącej się w powietrzu, jeżeli są one odległe od siebie o l = 0.25m, a częstotliwość drgań fali wynosi f = 680 Hz. Prędkość dźwięku v = 340 m/s.

Zadania 3. Ile razy zmieni się długość fali dźwiękowej przy przejściu z powietrza do wody? Prędkość dźwięku w wodzie v 2 = 1480 m/s, w powietrzu v 1 = 340 m/s. 4. Na wysokości h = 680 m nad miejscem wystrzelenia jednocześnie usłyszano huk wystrzału i zauważono kulę. Jaka była początkowa prędkość v 0 kuli? Prędkość dźwięku 340 m/s.

Fale stojące Dwie jednakowe fale harmoniczne biegnące w przeciwnych kierunkach interferują dając falę stojącą: węzeł strzałka Asin( kx + ωt) + Asin( kx ωt) = ( 2Asin kx)cosωt istnieją punkty w przestrzeni, w których wychylenie zawsze jest zerowe węzły fali: x = 0, 1/2 λ, λ, 3/2 λ, 2 λ, sin kx = 0 istnieją punkty w przestrzeni, w których wychylenie zawsze jest maks. strzałki fali: x = 1/4 λ, 3/4 λ, 5/4 λ, sin kx = 1

Częstotliwości drgań własnych Częstotliwości fal stojących w ośrodkach ograniczonych nie są dowolne, lecz precyzyjnie określone przez właściwości ośrodka. Noszą one nazwę drgań własnych (lub częstotliwości rezonansowych). ośrodek ograniczony z dwóch stron l = n λ n 2 f n = v 2l n (częstotliwości rezonansowe) n = 1,2,3... dozwolona jest tylko całkowita liczba półfal

Zadania 5. W linie o długości 3m wzbudzono falę stojącą o trzech pętlach. Prędkość fali wynosi 100 m/s. Podaj częstość fali. 6. Lina rozpięta między dwoma sztywnymi wspornikami, znajdującymi się w odległości 75 cm od siebie, ma częstości rezonansowe 420 Hz i 315 Hz, przy czym żadna pośrednia częstość nie jest rezonansowa. Określ: (a) najmniejszą częstość rezonansową, (b) prędkość fali. 7. Fala stojąca jest wzbudzana w strunie o długości 120 cm. Struna ma cztery strzałki i wibruje z częstotliwością 120 Hz. (a) Określ długość fali stojącej (b) Jaka jest podstawowa częstotliwość struny?

Efekt Dopplera dla fal dźwiękowych źródło nieruchome (v z = 0) obserwator porusza się względem źródła z prędkością v 0 W tym samym czasie obserwator odbiera więcej (mniej) fal o prędkości v niż gdyby był w spoczynku. Zmienia się częstotliwość dźwięku słyszana przez obserwatora: v ± v 0 f ' = f v Uwaga: prędkości są określone względem ośrodka, w którym rozchodzi się fala. + obserwator zbliża się do źródła; - obserwator oddala się od źródła

Efekt Dopplera dla fal dźwiękowych obserwator nieruchomy (v 0 = 0) źródło porusza się względem obserwatora z prędkością v z Występuje efekt skrócenia długości fali, która porusza się z prędkością v. Zmienia się częstotliwość dźwięku słyszana przez obserwatora: v f ' = f v v z Uwaga: prędkości są określone względem ośrodka, w którym rozchodzi się fala. - źródło zbliża się do obserwatora; + źródło oddala się od obserwatora

Efekt Dopplera dla fal dźwiękowych obserwator i źródło poruszają się względem siebie z prędkościami odpowiednio: v 0 oraz v z v ± v 0 f ' = f v v z Uwaga: prędkości są określone względem ośrodka, w którym rozchodzi się fala.

Zadania 8. Z jaką prędkością musi przybliżać się źródło do nieruchomego obserwatora, aby częstość odbieranych przez niego fal była 2-krotnie większa? Przyjąć, że prędkość dźwięku w powietrzu jest równa 340 m/ s. 9. Gwizdek o częstości 540 Hz porusza się po torze kołowym o promieniu 61cm z prędkością kątową 15 rad/s. Jaka jest (a) najniższa i (b) najwyższa częstość odbierana przez obserwatora, który pozostaje nieruchomy w dużej odległości od środka okręgu. Przyjąć, że prędkość dźwięku w powietrzu jest równa 340 m/s. 10. Syrena wysyłająca dźwięk o częstości 1 khz oddala się od nas w kierunku stromej ściany skalnej z prędkością 10 m/s. (a) Jaka jest częstość dźwięku słyszanego przez nas, pochodzącego bezpośrednio od syreny? (b) Jaka jest rejestrowana przez nas częstość i długość fali dźwięku odbitego od ściany? Przyjąć, że prędkość dźwięku w powietrzu jest równa 330 m/s. (zaniedbujemy dudnienia czyli efekt związany z interferencją fal o różnych częstotliwościach)

Zadania 11. Źródło fal akustycznych o częstości 1080 Hz porusza się w prawą stronę z szybkością 33 m/s względem ziemi. Po prawej stronie źródła znajduje się powierzchnia odbijająca, która porusza się z szybkością 66 m/s w kierunku źródła. Przyjąć, że prędkość dźwięku w powietrzu jest równa 330 m/s i obliczyć: (a) ilość fal dobiegających w ciągu sekundy do odbijającej powierzchni; (b) długość fali odbitej. (c) Dźwięk odbity of powierzchni powraca do źródła jako echo. Jaką częstość tego echa zarejestruje detektor poruszający się razem ze źródłem?