"Siapa yang berani mengatakan

yang kita semua tahu

apa yang bisa diketahui?

G. Galileo.

Topik pelajaran: "Gelombang mekanik".

Ossetia Utara-Alania, distrik Mozdok, sekolah menengah MBOU dengan. Anggur

informasi Umum

Subjek akademik: Fisika

Topik pelajaran:“Perambatan osilasi dalam medium. Ombak"

Tempat pelajaran dalam struktur pelajaran:“Getaran mekanis. Gelombang. Suara"

Tujuan Konten:

pendidikan : denganmembentuk ide pada konsep gelombang getaran mekanik. Mengungkapkan alam, mempelajari penyebab gelombang pendidikan : mengembangkan berpikir logis; penerapan metode teknis aktivitas mental klarifikasi, pendalaman, kesadaran dan penguatan minat pengetahuan dalam proses pembelajaran dan penelitian, kembangkan kemampuan untuk menyoroti hal utama, argumenkan jawaban Anda, berikan contoh.

pendidik : naikkan perhatian, konsentrasi, ketekunan dalam mencapai tujuan. Kemauan, rasa ingin tahu, membantu siswa melihat manfaat praktis dari pengetahuan.

Hasil pendidikan yang direncanakan:

subjek – untuk mengetahui dan memahami arti dari pengertian gelombang mekanik.

metasubjek:

Peraturan - tetapkan tujuan, evaluasi pekerjaan Anda; perbaiki dan jelaskan kesalahan Anda.

Komunikatif - terlibat dalam dialog. Mampu mendengarkan dan mendengar, mengungkapkan pikiran, membuat pernyataan, berpartisipasi dalam diskusi kolektif tentang masalah, mempertimbangkan posisi orang lain.

kognitif - menganalisis situasi belajar; mengembangkan operasi berpikir; menetapkan tugas berdasarkan korelasi dari apa yang diketahui, membaca semantik; kemampuan untuk secara memadai, sadar dan sewenang-wenang mengucapkan pernyataan dalam pidato lisan dan tertulis, menyampaikan isi teks sesuai dengan tujuan dan sesuai dengan norma-norma konstruksi teks; menyoroti adalah signifikan.

Pribadi : untuk membentuk minat dan keterampilan praktis, kemandirian dalam memperoleh pengetahuan tentang gelombang mekanik, hubungan nilai satu sama lain, dengan guru, dengan hasil belajar, mengembangkan inisiatif.

Teknologi yang digunakan Kata kunci: teknologi berpikir kritis, teknologi pembelajaran kolaboratif, teknologi informasi dan komunikasi.

Sumber Daya Teknologi Informasi :

Daftar sumber dan literatur yang digunakan :

Buku Teks "Fisika Kelas 9" A, V. Peryshkin MAKAN. Gutnik Buku Ajar untuk Institusi Pendidikan Edisi 2 - M: Bustard, 2014

Lukashnikov.I. kumpulan tugas fisika untuk kelas 7-9 lembaga pendidikan - M: pendidikan

COR dalam fisika Kelas 9

Peralatan : untuk percobaan: pegas, mesin gelombang, peta geografis

Jenis pelajaran Belajar baru

Metode pengajaran Percakapan. Demonstrasi pengalaman. Catatan di papan tulis dan di buku catatan. Aplikasi deduktif dari pengetahuan teoritis.

Selama kelas

1. Momen organisasi

Salam pembuka.

Suasana hati yang singkat untuk pekerjaan yang produktif.

2.Survei depan

Pembentukan topik pelajaran dan tujuan pelajaran. Memahami dan diterima oleh anak-anak tujuan pelajaran

Menciptakan situasi masalah

a) Analisis rumus dan satuan pengukuran.

E-frekuensi

T - jumlah osilasi

N - energi

l - waktu osilasi

v - amplitudo

b) Polling pertanyaan

1. Berikan contoh gerak osilasi?

2. Fluktuasi apa yang Anda ketahui?

3. Mempelajari topik baru.

Melibatkan siswa dalam kegiatan yang bertujuan.

Mari kita cari hubungan antara osilasi dan gelombang. Mari kita beralih ke eksperimen sederhana. Kami memperbaiki pegas dengan satu cincin, dan memukul ujung lainnya dengan tangan kami. Dari tumbukan, beberapa kumparan pegas bersatu, gaya elastis muncul, di bawah pengaruh kumparan ini mulai menyimpang. Ketika bandul bergerak dalam gerakan kesetimbangannya, maka kumparan, yang melewati posisi kesetimbangan, akan terus menyimpang. Akibatnya, beberapa ruang hampa terbentuk di tempat pegas ini. Jika ujung pegas dipukul secara ritmis dengan tangan, maka dengan setiap pukulan kumparan akan saling mendekat, membentuk penebalan dan bergerak menjauh satu sama lain, membentuk ruang hampa.

Gangguan yang merambat di ruang angkasa menjauh dari tempat asalnya disebut gelombang. Jenis osilasi yang paling sederhana adalah gelombang yang timbul pada permukaan zat cair dan memancar dari tempat terjadinya gangguan dalam bentuk lingkaran konsentris.

Gelombang seperti itu dapat muncul tidak hanya dalam cairan dan gas, tetapi juga pada padatan.

Gelombang muncul hanya jika, bersama dengan gangguan eksternal, gaya muncul di media yang melawannya. Biasanya ini adalah kekuatan elastis.

Gelombang mekanik muncul dan bercampur hanya dalam media elastis. Inilah yang memungkinkan partikel dalam gelombang mentransfer energi berlebih ke partikel tetangga. Dalam hal ini, partikel, setelah mentransfer sebagian energi, kembali ke posisi semula. Proses ini berlanjut. Dengan demikian, materi dalam gelombang tidak bergerak. Partikel-partikel medium berosilasi di sekitar posisi kesetimbangannya. Oleh karena itu, dalam gelombang perjalanan, energi ditransfer tanpa transfer materi.

Tergantung pada arah di mana partikel berosilasi relatif terhadap arah pergerakan gelombang, gelombang longitudinal dan transversal dibedakan.

Dalam gelombang longitudinal, partikel berosilasi dalam arah yang bertepatan dengan gerakan. Gelombang tersebut muncul sebagai akibat dari kompresi dan ketegangan.

Oleh karena itu, mereka dapat terjadi dalam gas, cairan dan padatan.

Dalam gelombang transversal, partikel berosilasi dalam bidang yang tegak lurus terhadap arah perjalanan gelombang. Gelombang seperti itu adalah hasil dari deformasi geser. Oleh karena itu, gelombang hanya dapat timbul pada benda padat. Untuk gas dan cairan jenis deformasi ini tidak mungkin.

Demonstrasi gelombang menggunakan mesin gelombang.

Pemutaran film 5 menit.

Fenomena gelombang pada media elastis dicirikan oleh nilai-nilai tertentu, antara lain:

energi gelombang e

A - amplitudo gelombang

frekuensi gelombang v

T - periode gelombang

Kecepatan gelombang

panjang gelombang

Kecepatan gelombang mekanik, tergantung pada jenis gelombangnya, dapat bervariasi dari ratusan m/s hingga 10 km/s

Panjang gelombang mekanik dipahami sebagai jarak yang ditempuh gelombang dalam waktu yang sama dengan periode osilasi.

Rumus: Undang siswa untuk menulis rumus mereka sendiri

Osilasi yang terbentuk di bagian padat Bumi selama berbagai proses tektonik atau selama ledakan nuklir bawah tanah disebut gelombang seismik.

Di bagian bumi yang padat, gelombang longitudinal dan transversal dapat terbentuk.

Gelombang longitudinal memampatkan dan meregangkan bebatuan yang dilaluinya. Gelombang longitudinal adalah yang tercepat. Kecepatannya mencapai sekitar 8 km / s, dan kecepatan gelombang transversal adalah 4,5 km / s. Perbedaan kecepatan kedua jenis gelombang tersebut memungkinkan untuk menentukan episentrum gempa dan direkam oleh alat seismograf. Ahli seismologi mencoba memprediksi di mana dan kapan gempa akan terjadi sehingga orang dapat bersiap untuk itu. Setiap 5 menit, satu gempa bumi terjadi di Bumi. Ratusan ribu gempa bumi tercatat setiap tahun di dunia. Dari waktu ke waktu ada yang melanggar keutuhan tanah, merusak bangunan dan menimbulkan korban manusia. Ada dua skala untuk merekam gempa, skala Richter dan skala Mercalle.

Skala Richter mengukur kekuatan gelombang seismik. Presentasi - (Tabel)

Skala Merkell mengukur konsekuensi gempa bumi yang terkait dengan korban manusia dan kehancuran bangunan. Gempa bumi yang lemah dapat memiliki konsekuensi yang lebih serius daripada gempa yang sangat kuat jika terjadi di kota yang memiliki banyak bangunan dan tempat tinggal banyak orang.
Berikut adalah beberapa gempa bumi abad terakhir yang memiliki konsekuensi bencana. (Presentasi)

1960 Maroko Agadar

1966 24.04. Pabrik Tashkent 8 poin

1969 28 Mei, Turki 7,5 poin

1969 Di 22 negara bagian Amerika 5-7 poin

1976 Tanaman Thailand 7-8 poin 20 ribu orang

Dalam beberapa tahun terakhir di Turki, di Jepang.

Memprediksi gempa bumi adalah tugas yang sangat sulit.

Ada daerah yang luas di mana tidak ada gempa sama sekali dan ada daerah yang sering terjadi gempa.

Dua area: Bekerja di peta (siswa menunjukkan area di peta)

Cincin Pasifik - meliputi pantai Kamchatka, Alaska, pantai Amerika Utara berbelok ke Australia, melalui Indonesia, pantai Cina, menangkap Jepang dan berakhir di Kamchatka.

Wilayah kedua adalah Mediterania-Asia. Mereka melewati jalur lebar dari Portugal dan Spanyol - melalui Italia, Semenanjung Balkan, Yunani, Turki, Kaukasus, negara-negara Asia Kecil memasuki wilayah Baikal dan kemudian bergabung ke pantai Pasifik.

Orang-orang selalu berusaha untuk mengurangi efek gempa bumi dan membangun bangunan khusus di daerah rawan gempa yang dapat menahan getaran yang signifikan. Ilmu pengetahuan tidak bisa tidak memperingatkan, memprediksi fenomena ini yang dihasilkan oleh kekuatan alam. Tetapi pekerjaan di bidang ini sedang berlangsung.

Berikut adalah beberapa di antaranya.

Sebelum gempa bumi, konsentrasi radon dalam air meningkat, dan beberapa hari sebelum bencana, menjadi normal.

Dunia hewan pandai memprediksi gempa bumi. Migrasi massal semut, ular, dan kadal meninggalkan rumah mereka.

Ikan laut dalam dibuang ke darat, cod kumis, belut. Anjing, gajah, kuda nil. (Presentasi)

Ultrasonografi bisa menjadi sinyal peringatan.

4. Istirahat dan mood untuk pekerjaan selanjutnya.

menit pendidikan jasmani.

5. Pekerjaan verifikasi .

Pemantapan materi melalui kerja kelompok dan individu (verifikasi bersama). Penilaian.

6. Memastikan anak-anak memahami tujuan, isi dan metode mengerjakan pekerjaan rumah

2. Susun dan selesaikan masalah sesuai jadwal

3. Siapkan pesan dengan topik "tsunami".

Guru memberikan pekerjaan rumah yang berbeda, dengan mempertimbangkan kemampuan individu anak-anak.

7. Hasil pembelajaran, refleksi.

Bisakah Anda menyebutkan topik pelajaran?

Apa yang baru Anda pelajari dalam pelajaran hari ini?

Institusi Pendidikan Umum Otonom Kota

"Sekolah Menengah No. 1 di Svobodny"

gelombang mekanik

Kelas 9

Guru: Malikova

Tatyana Viktorovna

Tujuan pelajaran :

memberi siswa konsep gerak gelombang sebagai proses rambat getaran dalam ruang terhadap waktu; memperkenalkan berbagai jenis gelombang; membentuk gagasan tentang panjang dan kecepatan rambat gelombang; menunjukkan pentingnya gelombang dalam kehidupan manusia.

Tujuan pendidikan pelajaran:

1. Ulangi dengan siswa konsep dasar yang menjadi ciri gelombang.

2. Ulangi dan perkenalkan siswa pada fakta dan contoh baru penggunaan gelombang suara. Untuk mengajarkan bagaimana mengisi tabel dengan contoh-contoh dari pidato selama pelajaran.

3. Untuk mengajar siswa menggunakan koneksi interdisipliner untuk memahami fenomena yang dipelajari.

Tugas pendidikan pelajaran:

1. Pendidikan konsep pandangan dunia (hubungan sebab akibat di dunia, kognizabilitas dunia).

2. Pendidikan posisi moral (cinta alam, saling menghormati).

Mengembangkan tugas pelajaran:

1. Pengembangan kemandirian berpikir dan kecerdasan siswa.

2. Pengembangan keterampilan komunikasi: pidato lisan yang kompeten.

Selama kelas:

Mengatur waktu

Mempelajari materi baru

Fenomena gelombang diamati dalam kehidupan sehari-hari. Prevalensi proses gelombang di alam. Perbedaan sifat penyebab yang menyebabkan terjadinya proses gelombang. Definisi gelombang. Alasan terbentuknya gelombang pada zat padat, zat cair. Sifat utama gelombang adalah perpindahan energi tanpa perpindahan materi. Fitur karakteristik dari dua jenis gelombang - longitudinal dan transversal. Mekanisme perambatan gelombang mekanik. Panjang gelombang. Kecepatan rambat gelombang. gelombang melingkar dan linier.

Penahan : demonstrasi presentasi dengan topik: “Mekanik

ombak"; uji

Pekerjaan rumah : 42,43,44

Demo: gelombang transversal pada kabelnya, gelombang longitudinal dan gelombang transversal pada model

Eksperimen depan: akuisisi dan pengamatan gelombang melingkar dan linier

Klip video: gelombang melingkar dan linier.

Kami beralih ke studi tentang propagasi osilasi. Jika kita berbicara tentang getaran mekanis, yaitu tentang gerakan osilasi dari media padat, cair, atau gas apa pun, maka perambatan getaran berarti transmisi getaran dari satu partikel medium ke partikel lainnya. Transmisi osilasi disebabkan oleh kenyataan bahwa bagian-bagian yang berdekatan dari media saling berhubungan. Koneksi ini dapat dilakukan dengan berbagai cara. Ini dapat disebabkan, khususnya, oleh gaya elastis yang timbul dari deformasi medium selama getarannya. Akibatnya, getaran yang disebabkan dengan cara apa pun di satu tempat memerlukan terjadinya getaran berturut-turut di tempat lain, semakin jauh dari aslinya, dan apa yang disebut gelombang diperoleh.

Mengapa kita mempelajari gerak gelombang sama sekali? Faktanya adalah bahwa fenomena gelombang sangat penting bagi kehidupan sehari-hari. Fenomena tersebut antara lain perambatan getaran suara, akibat elastisitas udara di sekitar kita. Berkat gelombang elastis, kita dapat mendengar dari kejauhan. Lingkaran-lingkaran yang muncul di permukaan air dari lemparan batu, riak-riak kecil di permukaan danau, dan gelombang laut yang besar juga merupakan gelombang mekanik, meskipun jenisnya berbeda. Di sini, hubungan bagian-bagian permukaan air yang berdekatan bukan karena elastisitas, tetapi karena gaya gravitasi atau gaya tegangan permukaan.

Tsunami adalah gelombang laut yang sangat besar. Semua orang pernah mendengar tentang mereka, tetapi apakah Anda tahu mengapa mereka terbentuk?

Mereka terjadi terutama selama gempa bumi bawah laut, ketika ada perpindahan cepat dari bagian-bagian dasar laut. Mereka juga dapat terjadi sebagai akibat dari ledakan gunung berapi bawah laut dan tanah longsor yang kuat.

Di laut lepas, tsunami tidak hanya tidak merusak, tetapi juga tidak terlihat. Ketinggian gelombang tsunami tidak melebihi 1-3 m, jika gelombang yang memiliki suplai energi yang sangat besar itu dengan cepat menyapu bagian bawah kapal, maka hanya akan naik dengan mulus, kemudian turun dengan mulus. Dan gelombang tsunami menyapu ruang lautan dengan sangat cepat, dengan kecepatan 700-1000 km/jam. Sebagai perbandingan, pesawat jet modern terbang dengan kecepatan yang sama.

Setelah muncul, gelombang tsunami mampu melakukan perjalanan ribuan dan puluhan ribu kilometer melintasi lautan, hampir tanpa melemah.

Menjadi benar-benar aman di laut terbuka, gelombang seperti itu menjadi sangat berbahaya di zona pesisir. Dia mengerahkan semua energi besarnya yang tidak terpakai menjadi pukulan telak ke pantai. Pada saat yang sama, kecepatan gelombang berkurang hingga 100-200 km / jam, sementara ketinggiannya meningkat hingga puluhan meter.

Terakhir kali tsunami melanda Indonesia pada Desember 2004 menewaskan lebih dari 120.000 orang dan menyebabkan lebih dari satu juta orang kehilangan tempat tinggal.

Itulah mengapa sangat penting untuk mempelajari fenomena ini dan, jika mungkin, mencegah tragedi semacam itu.

Di udara, tidak hanya gelombang suara yang dapat merambat, tetapi juga gelombang ledakan yang merusak. Stasiun seismik merekam getaran tanah yang disebabkan oleh gempa bumi yang terjadi ribuan kilometer jauhnya. Ini dimungkinkan hanya karena gelombang seismik merambat dari tempat gempa - getaran di kerak bumi.

Peran besar juga dimainkan oleh fenomena gelombang yang sifatnya sangat berbeda, yaitu gelombang elektromagnetik. Fenomena yang disebabkan oleh gelombang elektromagnetik termasuk, misalnya, cahaya, yang pentingnya bagi kehidupan manusia hampir tidak dapat ditaksir terlalu tinggi.

Dalam pelajaran berikutnya, kita akan mempertimbangkan penggunaan gelombang elektromagnetik secara lebih rinci. Sementara itu, mari kita kembali ke studi tentang gelombang mekanik.

Proses perambatan osilasi dalam ruang terhadap waktu disebut melambai . Partikel medium di mana gelombang merambat tidak ditransfer, mereka hanya berosilasi di sekitar posisi kesetimbangannya.

Bergantung pada arah osilasi partikel terhadap arah rambat gelombang, ada: memanjang dan melintang ombak.

Pengalaman. Gantung kabel panjang di salah satu ujungnya. Jika ujung bawah kabel dengan cepat dibawa ke samping dan dikembalikan ke belakang, maka "tikungan" akan mengalir ke atas kabelnya. Setiap titik tali berosilasi tegak lurus terhadap arah rambat gelombang, yaitu melintasi arah rambat. Oleh karena itu, gelombang jenis ini disebut transversal.

Apa yang menyebabkan perpindahan gerak osilasi dari satu titik medium ke titik lainnya, dan mengapa hal itu terjadi dengan penundaan? Untuk menjawab pertanyaan ini, kita perlu memahami dinamika gelombang.

Perpindahan ke arah ujung bawah kabel menyebabkan deformasi kabel pada titik ini. Gaya elastik muncul, cenderung merusak deformasi, yaitu, tegangan muncul yang menarik bagian yang berdekatan langsung dari kabel mengikuti bagian yang dipindahkan oleh tangan kita. Pergeseran bagian kedua ini menyebabkan deformasi dan ketegangan bagian berikutnya, dan seterusnya. Bagian-bagian kabel memiliki massa, dan karena itu, karena inersia, mereka tidak mendapatkan atau kehilangan kecepatan di bawah aksi gaya elastis secara instan. Ketika kami membawa ujung kabel ke penyimpangan terbesar ke kanan dan mulai mengarahkannya ke kiri, bagian yang berdekatan masih akan terus bergerak ke kanan, dan hanya dengan beberapa penundaan akan berhenti dan juga pergi ke kiri. Dengan demikian, transisi getaran yang tertunda dari satu titik kabel ke titik lain dijelaskan oleh adanya elastisitas dan massa dalam bahan kabel.

arah propagasi arah

osilasi gelombang

Perambatan gelombang transversal juga dapat ditunjukkan dengan menggunakan mesin gelombang. Bola putih mensimulasikan partikel medium, mereka dapat meluncur di sepanjang batang vertikal. Bola dihubungkan dengan benang ke disk. Ketika piringan berputar, bola-bola itu bergerak bersama di sepanjang batang, gerakannya menyerupai pola gelombang di permukaan air. Setiap bola bergerak ke atas dan ke bawah tanpa bergeser ke samping.

Sekarang mari kita perhatikan bagaimana kedua bola ekstrem itu bergerak, mereka berosilasi dengan periode dan amplitudo yang sama, dan pada saat yang sama keduanya berada di posisi atas atau bawah. Mereka dikatakan berosilasi dalam fase yang sama.

Jarak antara titik terdekat dari gelombang yang bergetar dalam satu fase disebut panjang gelombang. Panjang gelombang dilambangkan dengan huruf Yunani .

Sekarang mari kita coba mensimulasikan gelombang longitudinal. Saat piringan berputar, bola berosilasi dari sisi ke sisi. Setiap bola secara berkala menyimpang ke kiri atau ke kanan dari posisi keseimbangan. Sebagai hasil dari osilasi, partikel saling mendekati, membentuk gumpalan, atau menyimpang, menciptakan penghalusan. Arah osilasi bola bertepatan dengan arah rambat gelombang. Gelombang seperti itu disebut longitudinal.

Tentu saja, definisi panjang gelombang tetap berlaku penuh untuk gelombang longitudinal.

Arah

propagasi gelombang

arah osilasi

Gelombang longitudinal dan transversal hanya dapat terjadi dalam medium elastis. Tapi di mana saja? Seperti yang telah disebutkan, dalam gelombang transversal, lapisan digeser relatif satu sama lain. Tetapi gaya elastik dalam geser hanya muncul pada padatan. Dalam cairan dan gas, lapisan yang berdekatan meluncur bebas satu sama lain tanpa munculnya gaya elastis. Dan karena tidak ada gaya elastis, maka pembentukan gelombang transversal tidak mungkin.

Dalam gelombang longitudinal, bagian dari media mengalami kompresi dan penghalusan, yaitu mengubah volumenya. Gaya elastis dengan perubahan volume muncul baik dalam padatan, dan pada cairan, dan pada gas. Oleh karena itu, gelombang longitudinal dimungkinkan pada benda yang berada di salah satu keadaan ini.

Pengamatan paling sederhana meyakinkan kita bahwa perambatan gelombang mekanik tidak terjadi secara instan. Setiap orang telah melihat bagaimana secara bertahap dan merata lingkaran di atas air mengembang atau bagaimana gelombang laut mengalir. Di sini kita langsung melihat bahwa perambatan getaran dari satu tempat ke tempat lain membutuhkan waktu tertentu. Tetapi untuk gelombang suara yang tidak terlihat dalam kondisi normal, hal yang sama dapat dideteksi dengan mudah. Jika ada tembakan di kejauhan, peluit lokomotif, pukulan ke beberapa objek, maka pertama-tama kita melihat fenomena ini dan hanya setelah beberapa waktu mendengar suaranya. Semakin jauh dari kita sumber suara, semakin besar penundaannya. Interval waktu antara kilatan petir dan guntur terkadang bisa mencapai beberapa puluh detik.

Untuk waktu yang sama dengan satu periode, gelombang merambat pada jarak yang sama dengan panjang gelombang, sehingga kecepatannya ditentukan oleh rumus:

v=λ /T atau v=λν

Tugas: nelayan memperhatikan bahwa dalam 10 detik pelampung membuat 20 getaran pada gelombang, dan jarak antara puncak gelombang yang berdekatan adalah 1,2 m. Berapa kecepatan rambat gelombang?

Diberikan: Solusi:

=1.2 m T=t/N v=λN/t

v-? v=1,2*20/10=2,4 m/s

Sekarang kembali ke jenis gelombang. Membujur, melintang ... Dan gelombang apa lagi yang ada?

Ayo tonton video klipnya

Gelombang bola (melingkar)

Gelombang bidang (linier)

Perambatan gelombang mekanik, yang merupakan perpindahan gerak berturut-turut dari satu bagian medium ke bagian lain, berarti dengan demikian transfer energi. Energi ini disampaikan oleh sumber gelombang ketika menggerakkan lapisan medium yang berdekatan dengannya. Dari lapisan ini, energi ditransfer ke lapisan berikutnya, dan seterusnya. Ketika gelombang bertemu dengan berbagai benda, energi yang dibawanya dapat menghasilkan kerja atau diubah menjadi bentuk energi lain.

Gelombang eksplosif memberi kita contoh nyata tentang transfer energi semacam itu tanpa transfer materi. Pada jarak puluhan meter dari lokasi ledakan, di mana tidak ada pecahan atau aliran udara panas yang mencapai, gelombang ledakan merobohkan kaca, menghancurkan dinding, dll., yaitu, menghasilkan banyak kerja mekanis. Fenomena ini bisa kita amati di TV, misalnya di film-film perang.

Perpindahan energi oleh gelombang merupakan salah satu sifat gelombang. Apa sifat lain yang melekat pada gelombang?

refleksi

pembiasan

gangguan

difraksi

Tetapi kita akan membicarakan semua ini dalam pelajaran berikutnya. Dan sekarang mari kita coba ulangi semua yang kita pelajari tentang gelombang dalam pelajaran ini.

Pertanyaan untuk kelas + demonstrasi presentasi tentang topik ini

Dan sekarang mari kita periksa seberapa baik Anda mempelajari materi pelajaran hari ini dengan bantuan tes kecil.

Tujuan pelajaran: untuk membentuk gagasan tentang proses perambatan gelombang mekanik; masukkan karakteristik fisik gelombang: panjang, kecepatan.

Selama kelas

Memeriksa pekerjaan rumah dengan survei frontal

1. Bagaimana gelombang terbentuk? Apa itu gelombang?

2. Gelombang apa yang disebut gelombang transversal? Berikan contoh.

3. Gelombang apa yang disebut gelombang longitudinal? Berikan contoh.

4. Bagaimana hubungan gerak gelombang dengan perpindahan energi?

Mempelajari materi baru

1. Pertimbangkan bagaimana gelombang transversal merambat di sepanjang tali karet.

2. Mari kita bagi kabelnya menjadi beberapa bagian, yang masing-masing memiliki massa dan elastisitasnya sendiri. Ketika deformasi dimulai, gaya elastis dapat dideteksi di setiap bagian kabel.

Gaya elastis cenderung ke posisi awal tali pusat. Tetapi karena setiap bagian memiliki inersia, osilasi tidak berhenti pada posisi setimbang, tetapi terus bergerak sampai gaya elastis menghentikan bagian ini.

Pada gambar, kita melihat posisi bola pada titik waktu tertentu, yang dipisahkan satu sama lain oleh seperempat periode osilasi. Vektor kecepatan gerakan bagian, pada titik waktu yang sesuai, ditunjukkan oleh panah

3. Alih-alih tali karet, Anda dapat mengambil rantai bola logam yang tergantung pada benang. Dalam model seperti itu, sifat elastis dan inersia dipisahkan: massa terkonsentrasi di bola, dan elastisitas di pegas. P

4. Gambar tersebut menunjukkan gelombang longitudinal yang merambat di ruang angkasa dalam bentuk kondensasi dan penghalusan partikel.

5. Panjang gelombang dan kecepatannya adalah karakteristik fisik dari proses gelombang.

Dalam satu periode, gelombang merambat melalui jarak, yang akan kita nyatakan - adalah panjang gelombang.

Jarak antara 2 titik terdekat satu sama lain, berosilasi dalam fase yang sama, disebut panjang gelombang.

6. Cepat rambat gelombang sama dengan hasil kali panjang gelombang dan frekuensi osilasi.

7. V = /T; karena = 1/ν, maka V=λ

8. Periodisitas dari dua jenis dapat diamati ketika gelombang merambat sepanjang filamen.

Pertama, setiap partikel di kabel membuat getaran. Jika getarannya harmonis, maka frekuensi dan amplitudonya sama di semua titik dan getarannya hanya berbeda fase.

Kedua, bentuk gelombang diulang melalui segmen yang panjangnya sama dengan - .

Gambar tersebut menunjukkan profil gelombang pada waktu tertentu. Seiring berjalannya waktu, seluruh gambar ini bergerak dengan kecepatan V dari kiri ke kanan. Setelah waktu t, gelombang akan memiliki bentuk yang ditunjukkan pada gambar yang sama. Rumus V= ·ν berlaku untuk gelombang longitudinal dan transversal.

Konsolidasi materi yang dipelajari

Soal #435

Diketahui: V= /T; T= /V T= 3/6 = 0,5 s

Gelombang mekanis (atau elastis) disebut gangguan mekanis (deformasi) yang merambat dalam media elastis. Benda yang bekerja pada media elastis menyebabkan gangguan ini disebut sumber gelombang elastis.
Medium disebut elastis, dan deformasi yang disebabkan oleh pengaruh eksternal disebut deformasi elastis jika mereka benar-benar hilang setelah penghentian pengaruh ini. Pada deformasi yang cukup kecil, semua benda padat secara praktis dapat dianggap elastis.
Gas memiliki elastisitas volumetrik, yaitu kemampuan untuk menolak perubahan volume.
Menurut hukum Hooke untuk deformasi volumetrik
, di mana
– perubahan tekanan gas dengan sedikit perubahan volume;
adalah modulus elastisitas volumetrik gas.
Untuk gas ideal, nilainya tergantung pada jenis proses termodinamika. Dengan perubahan volume gas yang sangat lambat, prosesnya dapat dianggap isotermal, dan dengan yang sangat cepat, dapat dianggap adiabatik.
Dalam kasus pertama pV = const dan setelah diferensiasi kita dapatkan.
Dalam kasus kedua pV = const dan

Cairan dan gas hanya memiliki elastisitas volumetrik.

Padatan, selain elastisitas curah, memiliki elastisitas bentuk, yang memanifestasikan dirinya dalam ketahanannya terhadap deformasi geser.

Tidak seperti jenis gerak mekanis medium lainnya (misalnya, alirannya), perambatan gelombang elastis dalam medium tidak terkait dengan transfer materi.

Gelombang elastis disebut longitudinal jika partikel medium berosilasi dalam arah rambat gelombang. Gelombang longitudinal dikaitkan dengan deformasi volumetrik medium dan oleh karena itu dapat merambat dalam medium apa pun - padat, cair, dan gas. Contoh gelombang tersebut adalah gelombang suara (akustik).
Suara terdengar - 16 Hz< ν < 20 кГц
Infrasonik -<16 Гц
USG – > 20 kHz
Hypersound – >1 GHz.
Gelombang elastik disebut gelombang transversal jika partikel mediumnya berosilasi, tetap berada pada bidang yang tegak lurus terhadap arah rambat gelombang. Gelombang transversal dikaitkan dengan deformasi geser dari media elastis dan, oleh karena itu, hanya dapat merambat dalam padatan. Misalnya, gelombang merambat di sepanjang dawai alat musik.
Gelombang permukaan adalah gelombang yang merambat di sepanjang permukaan bebas cairan (atau antarmuka antara dua cairan yang tidak bercampur).
Persamaan gelombang elastis adalah ketergantungan pada koordinat dan waktu besaran skalar atau vektor yang mencirikan osilasi medium selama perjalanan gelombang yang dipertimbangkan di dalamnya.
Untuk gelombang dalam benda padat, besaran tersebut dapat berupa vektor perpindahan partikel medium dari posisi kesetimbangan atau ketiga proyeksinya pada sumbu koordinat. Dalam gas atau cairan, tekanan berlebih dari media berosilasi biasanya digunakan.
Garis, garis singgung yang pada setiap titiknya bertepatan dengan arah rambat gelombang, mis. dengan arah perpindahan energi oleh gelombang disebut berkas. Dalam medium homogen, sinar memiliki bentuk garis lurus.
Gelombang elastis disebut harmonik jika getaran partikel yang sesuai dengannya adalah harmonik. Frekuensi osilasi ini disebut frekuensi gelombang.
Permukaan gelombang atau muka gelombang adalah tempat kedudukan titik-titik yang fasa osilasinya bernilai sama. Dalam media isotropik homogen, permukaan gelombang adalah ortogonal terhadap sinar.
Suatu gelombang disebut datar jika permukaan gelombangnya merupakan sekumpulan bidang yang sejajar satu sama lain.
Dalam gelombang bidang yang merambat sepanjang sumbu OX, semua besaran yang mencirikan gerak osilasi medium hanya bergantung pada waktu t dan koordinat x dari titik M medium. Jika tidak ada penyerapan gelombang dalam medium, maka osilasi di TM berbeda dari osilasi di titik asal O, yang terjadi menurut hukum, hanya dalam waktu mereka digeser dalam waktu sebesar x/υ, di mana adalah kecepatan fase gelombang. melambai.
Kecepatan fase gelombang adalah kecepatan gerakan dalam ruang titik-titik permukaan yang sesuai dengan nilai fase yang tetap.
Untuk gelombang geser
a) sepanjang tali yang diregangkan, di mana
F adalah gaya tegangan tali;
adalah kerapatan bahan tali;
S adalah luas penampang tali.

B) dalam padatan isotropik, di mana
G adalah modulus geser medium;
adalah kerapatan medium.

Untuk gelombang longitudinal
a) dalam batang tipis, di mana
– modulus Young dari bahan batang;
adalah densitas bahan batang.

B) dalam cairan dan gas, di mana
adalah modulus elastisitas volumetrik medium;
adalah densitas medium yang tidak terganggu.

B) dalam gas ideal, di mana
adalah indeks adiabatik gas;
M adalah massa molar gas;
T adalah suhu gas.

Untuk gelombang harmonik bidang yang merambat dalam media yang tidak menyerap sepanjang arah positif sumbu OX, persamaan gelombang elastis memiliki bentuk
atau

Jarak \u003d υ.T, di mana gelombang harmonik merambat dalam waktu yang sama dengan periode osilasi, disebut panjang gelombang (jarak antara dua titik terdekat medium di mana perbedaan fase osilasi adalah 2π.
Karakteristik lain dari gelombang harmonik adalah bilangan gelombang k, yang menunjukkan berapa banyak panjang gelombang yang sesuai pada segmen dengan panjang 2π:
, kemudian

.
Vektor gelombang adalah vektor yang modulusnya sama dengan bilangan gelombang k dan diarahkan sepanjang berkas pada titik M yang dianggap medium.
Untuk gelombang bidang yang merambat sepanjang , dimana vektor radius t.M.
Dengan demikian
.

Persamaan gelombang juga dapat ditulis menggunakan rumus Euler untuk bilangan kompleks, dalam bentuk eksponensial yang sesuai untuk diferensiasi
, di mana.
Hanya bagian nyata dari kuantitas kompleks yang memiliki makna fisik, yaitu. . Menggunakan untuk menemukan karakteristik gelombang, setelah melakukan semua operasi matematika, perlu untuk membuang bagian imajiner dari ekspresi kompleks yang dihasilkan.

Gelombang disebut bola jika permukaan gelombangnya terlihat seperti bola konsentris. Pusat bola ini disebut pusat gelombang.
Persamaan gelombang bola divergen
, di mana
r adalah jarak dari pusat gelombang ke t.M.
Untuk gelombang bola harmonik
dan,

Dimana A(r) adalah amplitudo gelombang; о adalah fase awal osilasi di pusat gelombang.
Sumber gelombang nyata dapat dianggap sebagai titik (sumber gelombang bola) jika jarak r dari sumber osilasi ke titik-titik medium yang dipertimbangkan jauh lebih besar daripada ukuran sumbernya.
Jika r sangat besar, maka setiap bagian kecil dari permukaan gelombang dapat dianggap datar.

Dalam media homogen, isotropik, non-menyerap, bidang dan gelombang bola dijelaskan oleh persamaan diferensial parsial, yang disebut persamaan gelombang.
, di mana
adalah operator Laplace atau Laplacian.