Какие бывают волны - Pk-shturm.ru

Какие бывают волны

Все типы волн

Современный мир полон волн, они находятся в нашей повседневной жизни, мы можем обнаружить звуковые волны – в музыке, механические – в колебании струн, электромагнитные волны в электричестве и при свете.

Галилео. Эксперимент. Резонанс от волны

Типы волн

  • Итак, что же такое волны? Они не имеют ни цвета, ни запаха, ни формы. Волны, скорее, представляют собой процесс или некое состояние, которые мы можем описать математически и отнести к каким-либо физическим явлениям.
  • Зато волны обладают свойствами, и одним из них является способность передавать энергию из одной точки в другую, подобно любому передвигающемуся объекту. С этим свойством мы, так же, можем столкнуться в повседневной жизни. Например, при шторме, сила морской волны настолько велика, что способна переместить камень весом в тонну, при сжигании угля, мы пользуемся продуктом сгорания, а солнечные батареи способны трансформировать одну десятую солнечной энергии в электрическую.
  • Ещё одним свойством волны является линейность. Она проявляется в способности колебаний одной волны не влиять на колебания другой, а проходить параллельно. Например, при разговоре двух людей, звуковые волны не отражаются, а, как бы, накладываются, друг на друга.

Волны – это фундаментальное понятие в физике, на котором основываются многие явления и процессы в природе и быту. Ещё Леонардо да Винчи писал в пятнадцатом столетии о волнах: «Импульс гораздо быстрее воды, потому что многочисленны случаи, когда волна бежит от точки возникновения, а вода не двигается с места…»

Модели бегущих и стоячих волн

Бегущие волны

Волны, подчиняющиеся синусоидальному закону. Характеристиками таких волн являются скорость, период и длина волны.

Скорость распространения волны характеризует перемещение фаз в пространстве и зависит, сколько не от частоты, а от среды, в которой протекает волна.

Впервые скорость распространения волны в воде была выведена в 1828 году, в Швейцарии. Опыт был проведен следующим образом: ночью, в спокойную и тихую погоду, на большом расстоянии в пруду размещались две лодки. На одной из них человек зажигал порох, а под водой ударял в колокол, другой человек, находящийся во второй лодке, замерял разницу во времени между звуком и вспышкой света. Скорость распространения волны под водой составляет 1040 м/сек, в то время, как в воздухе эта величина 330 м/сек.

Бегущие волны на воде

Бегущие волны на воде

Стоячие волны

Бегущие волны на воде

Стоячие волны

Стоячие волны представляют собой сумму подающей и отраженной волны. Для образования таких видов волн, необходимо, чтобы интенсивность падающей и отраженной волны была одинакова.

В идеальном случае, в стоячей волне переноса энергии не осуществляется. Но, так как идеальной модели в мире не существует, то перенос всё же осуществляется.

Примером стоячей волны может служить пластмассовая трубка изогнутая синусоидально, через которую протянут шнур. Перемещая трубку горизонтально, имитируется бегущая волна с некоторой скоростью. Далее, вращают трубку вокруг оси, получая синфазное изменение амплитуды.

Звуковые волны ( звуки музыки ) — Наука 2.0

Звуковые волны

С помощью звуков, человек получает большее количество информации. Человеческое ухо способно воспринимать звуки частотой от 20 до 20000 Гц. Распространение звуков осуществляется не только в воздухе, но и в других средах. Под водой, например, отчетливо различимы звуки мотора лодки, а «слухачи» прислушивались к звукам, издаваемые противником.

С помощью звуковых волн, человек так же осуществляет общение, поэтому учение о звуке представляет собой большой раздел, который именуется акустикой. Для того, чтобы звук лучше воспринимался органами слуха, он так же должен обладать соответствующей интенсивностью, или, проще говоря, громкостью. Наиболее оптимальный диапазон для человека составляет 1000-4000 Гц.

Звуковые волны

Музыка играет в нашей жизни огромное значение. Её звучание является гармоничным. Тогда в чем секрет приятного звучания того или иного звука? Дело в том, что чистый звук обладает определенным количеством колебаний, звуки, не обладающие оным, являются раздражающими, то есть обычным шумом.

В 1780-е годы немецкий музыкант и физик Эрнст Хланди предложил оригинальный способ измерения звуковых волн. Он с помощью звука вызвал вибрацию тонкой металлической пластинки с порошком на поверхности, и нашел, что порошок собирается в различные рисунки за счет интерференции вибраций. Затем он вывел формулы для вычисления свойств звука, исходя из рисунков, которые получились.

Впервые звук удалось записать американскому изобретателю Томасу Алва Эдисону с помощью фонографа в 1877 году. Эта система функционировала с помощью давления звуковых волн, которое двигало иголку вверх-вниз, а та выцарапывала углубления на куске оловянной фольги, намотанной на вращающий цилиндр.

Фонограф Эдисона пользовался огромным успехом, но имел и недостатки. Например, запись могла производиться лишь единожды.

Электромагнитные волны

Изучение электромагнитных волн имеет огромное значение, и это явление оказало воздействие на все сферы жизни человека.

Впервые электромагнитные волны были обнаружены Г. Герцем (1857-1894) при проведении им классических опытов. Для возбуждения электромагнитных волн, был применен искровой генератор. Колебания он смог обнаружить с помощью резонатора, наблюдая через лупу за возникновением мелких искр.

Шкала электромагнитных волн 1

Шкала электромагнитных волн 1

Шкала электромагнитных волн 2

Шкала электромагнитных волн 2

Одним из самых выдающихся применений передачи электричества является создание в 1837 году телеграфного устройства американскими изобретателями Сэмюэлом Морзе и Альфредом Вэйлом. Так же они подарили жизнь азбуке Морзе – системе кодировки, представляющей собой электрические сигналы, в виде «точек» и «тире», передаваемых по проводу. Далее этот код переводился в слова. Азбука Морзе стала использоваться в военной инфраструктуре США в конце 19-го века и далее Европа и Америка соединились трансатлантическим кабелем.

Электромагнитный спектр

Радиоволны

Появление радиоволн значительно изменило жизнь общества, обеспечивая бесперебойную связь и передачу информации без использования телефонных проводов и кабелей.

В 1988 г. Генрих Герц стал первым ученым, кто смог генерировать радиоволны. Он создал «дипольную антенну» , в которой для генерирования радиоволн используются. высокочастотные колебания зарядов в длинном проводе, возбуждающиеся при внезапном разряде через искровой промежуток.

Вторая такая же антенна находилась в удалении от первой, и когда в её промежутке возникала искра, было ясно, что она создана электромагнитной волной.

Появлением радио, кстати говоря, человечество обязано Николе Тесла, который создал антенны, способные передавать радиосигналы высокой частоты на большие расстояния (1890-е).

Электромагнитный спектр – это «континуум» излучаемых волн, с потенциально бесконечным диапазоном. Этот спектр представляет собой бесконечное количество волн различной длины. По мере уменьшения длины волны, увеличивается частота и проникающая способность волны. Однако скорость распространения в вакууме всех волн одинакова.

Микроволны – являются радиоволнами с самой короткой длиной. От 1 см до 100 мкм, широко используются в быту, например в микроволновых печах.

Инфракрасные лучи – можно обнаружить в любых нагретых телах. Это и есть тепло. Прямое изображение в инфракрасном свете стало возможно в 50-х годах 20-го века, когда были изобретены детекторы, чувствительные к длинам волн. Они способны превращать инфракрасное излучение в видимое, а так же отображать тепловые зоны.

Ультрафиолетовые – коротковолновое излучение. Так как фотоны этого излучения являются энергичными, то они являются опасными для живых организмов. Многие цветы окрашены ультрафиолетовым светом. Эта адаптация способствует опылению, привлекая к себе насекомых, способных различать ультрафиолетовое излучение.

Рентгеновские лучи – эти лучи несут большое количество энергии, и так же, являются опасными для живых клеток.

Заключение

Казалось бы, невидимая, не имеющая ни запаха, ни материального представления, волна способна стать инструментом для многих изобретений, она может принимать форму, приобретать свойства и признаки. Открытие волн, а так же их применение, сыграло колоссальную роль в науке и технике. Важно, что открытие волн послужило «ступенькой» для дальнейшего развития прогресса.

Виды волн в физике

1000 Наука

Волны вфизике передают звуковую энергию испособны распространяться влюбой среде. Благодаря разнообразию множества волновых процессов, общие свойства невыделяются. Среди волн есть ипростые типы, которые уделяют внимание энергии. Они уникальны тем, что могут распространяться сквозь вакуум (абсолютная пустота).

Виды волн вфизике

Волны обладают способностью передавать энергию иобладают линейностью, что способствует одной волне невлиять наколебания другой, врезультате чего она может проходить параллельно.

Так что такое волны, икакое уних определение? Волна— это величина, которая изменяется физически иимеет свойство меняться иперемещаться, при этом удаляется отместа появления иколеблется вовнутреннем пространстве ограниченной области; это возмущение, которое может расширяться всвободном пространстве.

Все остальное— это наполненные всевозможной энергией, которую фиксирует оборудование изкосмоса, фотоны. Волны, излучающие электромагнитную энергию, неимеют возможности дойти донас изсамых глубин космоса. Существуют игравитационные волны, которые способны рассказатьто, что электроприборы невсилах показать. Чтобы разглядеть гравитационные волны, необходимо сверхчувствительное оборудование. Они показывают изменения гравитационного поля, способные распространяться как волны. Спомощью общей теории относительности предсказывают гравитационные волны. Американские физики получили Нобелевскую премию заизобретение детектора, измеряющего их.14сентября 2015 года LIGO, что называется лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией, впервый раз смогла заметить гравитационную волну. Чтобы гравиволна смогла долететь допланеты Земля, ейпришлось проделать путь вболее миллиарда лет. Далеко загоризонтом галактики произошло столкновение двух черных дыр, сэтого момента прошло почти полтора миллиарда лет.

 data-mce-src=

Типы волн:

  • бегущая. Она обуславливается скоростью, периодом идлиной. Скорость еераспространения характеризуется вперемещении фаз впространственном времени изависит нетолько отчастоты, ноиотсреды, вкоторой она протекает;
  • стоячая. Характеризуется суммой двух волн: падающей иотраженной. Чтобы они образовались, необходима одинаковая интенсивность падающей иотраженной волны;
  • звуковая. Еехарактеристики таковы: благодаря имчеловек способен общаться иполучать необходимую информацию;
  • электромагнитная. Явный пример применения этих волн— Азбука Морзе, которая начала свое существование для военных США.

Электромагнитный спектр:

  • радиоволны: благодаряим, осуществляется связь ипередается информация, при которой неиспользуются телефонные провода икабели;
  • микроволны;
  • инфракрасные лучи: они излучают тепло изнагретых предметов;
  • ультрафиолетовые лучи: очень короткое излучение волны, которое очень опасно для живых организмов;
  • рентгеновские лучи: они излучают большое количество энергии.
Читайте также  Как называется лента

Благодаря открытию волн, появилась возможность развития этого спектра, что стало огромным прогрессом внауке.

Волныхарактеризуются такими параметрами:

  • v— скорость распространения;
  • λ— длина волны;
  • А— амплитуда колебаний;
  • L— путь волны попрямой;
  • T— период (время, закоторое она проходит всю длину);
  • V— частота колебаний;
  • t— время, закоторое она распространяется;
  • x— отклонение каждой точки отположения равновесия;
  • r— расстояние точки отисточника колебаний.

Для полного понимания ипредставления, нужно знать основные законы. Сихпомощью можно слегкостью изучать воздействие волн.

Какие бывают волны вфизике?

  1. Упругие— это процесс распространения возмущения вупругой среде. Благодаря этому распространяется возмущение частиц среды, ноэти частицы находятся вравновесии. Среди них различают: продольные ипоперечные. Они зависят отдвижения частиц, которые находятся вдоль или поперек распространения волны.
  2. Стоячие— образуются врезультате колебательного процесса. Образуются при интерференции отраженной ибегущей волны. Наблюдаются при изменениях амплитуды напряжения электрического имагнитного полей вдоль направления распространения.
  3. Ударные— образуются благодаря изменениям среды, когда меняется плотность, давление, температура искорость. Они вызывают сильные разрывы искачки. Причина ихпоявления— газы.
  4. Бегущие— движения волны, которые перемещается соскоростью. Вовремя движения они способны переносить энергию.
  5. Механические— способны распространять колебания механического характера вжидкой, твердой игазообразной среде. Они переносят энергию иформу, нонемассу.
  6. Колебательные— это процесс движения, который постоянно повторяется. Они могут появляться произвольно или ихмогут вызывать определенные процессы.
  7. Магнитные— способны распространять электромагнитное поле впространстве. Это последовательные исвязанные изменения напряженностей электрических имагнитных полей, направленные нарасширение.

Свойства электромагнитных волн:

  • поглощение— благодаря проводнику они хорошо отражаются ипоглощаются;
  • рассеяние— диэлектрик создает хороший прием для отражения ипоглощения, преломления;
  • отражение;
  • интерференция— они меняют разность хода;
  • дифракция;
  • поляризация.

Что такое длина волны вфизике?

Длина волны— маленький промежуток среди точек пространства, где колебательные процессы проходят вединых фазах. Она неподчиняется координатам ивремени. Длина волны определяется какλ. Из-за того, что скорость волны ‒ величина постоянная, топромежуток равняется произведению скорости навремя еераспределения: λ =vT, гдеv— скорость волны; T— период колебаний вволне; λ— длина волны.

Для того чтобы отыскать длину волны, необходимо еескорость умножить напериод колебаний.

Какой раздел физики изучает звуковые волны?

Раздел физики, который изучает звуковые волны, называется акустикой. Для любого человека, звук является источником получения информации. Звук— это волны, которые имеют механическое происхождение, которые способны распространяться вгазообразной итвердой среде. Они невидимы, ноочень восприимчивы для человеческого уха. Причиной звука являются вибрации. Для распространения звука требуется определенная среда. Источник звука— это тело, которое имеет свойство колебаться. Источники звуковых волн— физические тела, которые имеют свойство колебаться имогут вибрировать справильной частотой. Однако некаждые тела, которые колеблются, могут быть источниками звука. Кпримеру, груз, который висит нанитке, неспособен воспроизводить звуки. Ухо человека может чувствовать звуки, которые создаются при определенной частоте колебаний: от16до20000Гц.

 data-mce-src=

Есть различные колебания звуков:

  • инфразвук— частота колебаний составляет 16Гц;
  • ультразвук— частота колебаний составляет свыше 20000Гц.

Все звуковые колебания характеризуются амплитудой, частотой ифазой. Звуковые волны способны проходить разные расстояния. Они передаются впространстве вкачестве механических колебаний молекул вещества. Они распространяются немгновенно, асопределенной скоростью иисчезают также незаметно, как ипоявляются. Ихскорость зависит отсреды, вкоторой они находятся: втвердых ижидких состояниях звук распространяется быстрее илучше, чем ввоздухе. Если температура повышается, тоскорость звука способна возрастать, асуменьшением температуры она соответственно уменьшается. Интересным фактом изистории являетсято, что распространение инфразвука набольшие расстояния позволяет предсказывать стихийные бедствия. Аморские животные, такие как медузы или раки, очень чувствительны кинфразвукам, испособны задолго донаступления шторма предсказать его иуплыть вбезопасное место. Звуки также представляют собой частоту гармонических колебаний.

Какие бывают волны

В этой статье мы расскажем о том, откуда берутся волны и о том, какие они бывают. Ведь волны — уникальный природный феномен, который дарит сёрферам множество эмоций и ощущений, заставляя отказаться от многого. Сёрфинг — это волны. А хороший серфинг невозможен без знаний о том, как рождаются волны, что влияет на их скорость, силу и форму, а также без понимания того, что каждая волна непохожа на другую.

Откуда берутся волны в океане

Откуда берутся волны

Всё дело в свелле. Если бы не свелл — не было бы волн. Что такое свелл? Свелл это энергия ветра, переданная волнам. Свеллы бывают нескольких видов, ветровой и донный (groundswell, накат):

  1. Исходя из названия, ветровой свелл образуется из-за ветра. Такой свелл появляется, когда ветер дует прямо у берега (например, во время шторма) и создаёт чоп (хаотичное волнение на поверхности океана). Ветровой свелл не очень подходит для сёрфинга.
  2. Свелл, благодаря которому на берегу океана образуются серфовые волны, называется донным. Это именно то, откуда берутся волны, интересующие серферов.

Как зарождается свелл

Далеко в океане бушует шторм с сильными ветрами. Эти ветры начинают волнение на воде. Чем сильней ветер, тем больше размер волны. Определённой скорости ветра соответствует совершенно определённый размер волны. Она работает как парус и позволяет ветру себя разогнать и сделать больше.

Когда волны достигают максимально возможных размеров, они начинают путешествие к дальним берегам в ту сторону, куда дует ветер. Через некоторое время волны становятся похожими друг на друга — бОльшие из них поглощают маленькие, а быстрые съедают медленные. Получившаяся в результате группа волн, примерно одного размера и одной мощности, называется свеллом. Свелл может пройти сотни, а то и тысячи километров, прежде чем достигнет береговой линии.

Когда свелл приближается к меньшим глубинам, нижние потоки воды сталкиваются с дном, замедляются и им некуда деваться кроме как двигаться наверх, выталкивая всю воду над ними. Когда вода уже не может выдержать собственный вес — она начинает рушиться. Собственно, вот откуда берутся волны, на которых можно серфить.

Виды волн

Откуда берутся волны. Виды волн

  1. Клозауты (close-out) закрываются по всей длине целыми секциями. Не самый подходящий вариант для катания, если только вы не учитесь кататься в пене. Когда размер волн больше 2 метров, то такие волны могут быть опасны. Распознать клозауты можно по ширине пика волны, который может достигать нескольких метров.
  2. Пологие волны (Spilling waves) неспеша подходят к берегу и, благодаря небольшому уклону дна, неторопливо начинают ломаться, не образуя резкой стенки и трубы. На такие волны нужно заранее начинать разгребаться, и они больше подходят для начинающих сёрферов и лонгбордистов.
  3. Трубящиеся волны (Plunging waves). Быстрые, мощные, резкие волны, которые образуют трубу. Возникают, когда свелл сталкивается с препятствием на своём пути. Например, это может быть выступающий риф или каменная плита. Такие волны мы привыкли видеть на сёрф-фото и в сёрф-видео. Позволяют делать проезды в трубе и эйры (прыжки). Опасны для начинающих сёрферов.

Виды сёрф-спотов

Откуда берутся волны. Бич, риф и поинт брейки

Характер волны определяется местом, где она встаёт, гакое место называется сёрф-спотом. Сёрф-споты разделяют на несколько видов.

  1. Бич-брейк (Beach-break): свелл приходит к пляжу с песчаным дном и волна, столкнувшись с намывом песка на дне, начинает ломаться. Особенность бич-брейков состоит в том, что пики встают в местах, где образуются песчаные намывы, а их форма и положение может меняться каждый день, в зависимости от ветра, подводных течений, движения приливов/отливов и других факторов.
    С изменением формы и величины намыва меняется и характеристика волн, то есть волны могут быть как резкими трубящимися, так и пологими. Песчаное дно не представляет особой опасности, поэтому бич-брейки отлично подходят для обучения сёрфингу. На Бали бич-брейками является весь пляж вдоль Куты, Легиана и Семиньяка, а также Брава-бич, Эко-бич и другие.
  2. Риф-брейк (Reef-break). Этот вид сёрф-спота характеризуется наличием рифа на дне. В качестве рифа могут выступать как коралловые рифы, так и каменное дно в виде отдельных камней или целых плит. Форма, мощность и длина волны зависят от того, какой формы риф на дне океана. На споте с риф-брейком всегда можно предсказать, где будет вставать пик волны. Риф-брейки гораздо более опасны, чем бич-брейки, за счёт острых рифов и камней на дне. На Бали большинство сёрф-спотов является риф-брейками. Улувату, Баланган, Паданг-Паданг, Бату-Болонг и множество других.
  3. Поинт-брейк (Point-break) — это когда с велл сталкивается с какой-то преградой, выступающей из берега. Это может быть каменная гряда, мыс, небольшой полуостров. После столкновения волны огибают это препятствие и начинают ломаться друг за другом. В таких местах встают волны наиболее правильной формы, идут одна за одной, и могут подарить вам очень и очень длинные проезды. Примером пойнт-брейка на Бали является спот Медеви (Medewi).

Ветер и количество воды

волны для серфинга

Кроме места и свелла на то, откуда берутся волны для серфинга, влияют также ветер и высота воды (приливы и отливы).

Откуда берутся волны для катания или «унесенные ветром»
От ветра на берегу зависит качество волн. Самый правильный ветер для сёрфинга — это его отсутствие. Именно поэтому сёрферы встают в 4 утра или раньше, чтобы добраться до спота до рассвета, когда ветер не успел проснуться, а вода ещё зеркально-гладкая (glassy).

Если ветер всё-таки дует, то волны не испортятся (а иногда станут даже лучше), если он будет направлен с берега в океан. Такой ветер называют оффшор (offshore). Оффшор поддерживает волны от обрушения, делая их более резкими.

Ветер, который дует с океана на берег, называется оншор(onshore). Он ломает волны, заставляя их закрываться раньше времени, сдувая пики. Наименее предпочтительный ветер из всех. Сильный оншор вообще может убить всю каталку.

Читайте также  Как сделать скейтборд своими руками

Также ветер может дуть вдоль берега, его называют кроссшор (cross shore). Здесь многое зависит от его силы и направления. Иногда кроссшор может несильно портить волны, а иногда может действовать также негативно, как оншор.

Приливы и отливы
Про приливы и то, как они влияют на волны, можно прочитать в этой статье

Анатомия волны

Откуда берутся волны. Анатомия волны

В строении волны выделяют несколько элементов:
Стенка (face/wall) — секция волны, где сёрфер проводит большую часть времени.
Лип (lip) — падающий гребень волны.
Плечо (shoulder) — место, где волна постепенно сходит на нет.
Подошва (trough) — самый низ волны.
Труба (tube/barrel) — место, где вода окружает сёрфера со всех сторон.

Теперь вы знаете, откуда берутся волны, но теория теорией, а по-настоящему познать волны можно лишь в процессе сёрфинга. Чем больше будете наблюдать за волнами и кататься на них, тем лучше вы будете читать океан, а это позволит вам ловить всё больше и больше отличных волн. А теперь доску подмышку и бегом кататься! 🙂

Какие бывают волны

Колебание — это движение, которое периодически повторяется около точки равновесия.

Виды колебаний по физической природе:

1. Механические — колеблется материя.

Маятник — это система, в которой физическое тело колеблется. Осциллятор — это колеблющееся тело. Математический маятник — это материальная точа подвешенная на нерастяжимой, неупругой нити. Пружинный — это тело подвешенное на пружину при малых деформациях, масса которой пренебрежимо мала относительно массы тела. Физический — это любое абсолютно неупругое тело.

2. Электромагнитные — колеблется электрическое и магнитное поле. Колебательный контур — это совокупность катушки и конденсатора, в которых возникают электромагнитные колебания.

Основные характеристики механических колебаний:

1. Амплитуда — это максимальное смещение от точки равновесия ( A , x ). СИ: [ x ]=1м.

2. Период — это время одного полного колебания, когда тело проходит одну и туже точку дважды ( T ). [ T ]=1с (секунда).

3. Частота — количество колебаний за одну секунд e (ν). СИ: [ν]=1 Гц (Герц)=1с -1 (секунда в минус первой степени)

4. Фаза — это состояние колебательной системы, которая характеризуется определенным положением тела s ( t ) и направлением движения ( φ ). [ φ ]=1рад (радиан)

5. Циклическая частота (по определению угловая скорость при вращениях за один оборот) — это число колебаний, совершаемых за секунд (ω ) . С И: [ω]=1 рад/ c (радиан в секунду). Как, проще запомнить: по определению угловая скорость это ω= ∆ φ/ ∆ t, где ∆ φ — изменение угла, ∆ t — изменение времени . Угловая скорость за один полный оборот 360 град. или 2 π рад. : ω = 2 π/T, где T — время одного оборота . Формулы для циклической частоты точно такая же, поэтому ω = 2 π/T= 2 π ν= 2 πN/t, если подставить 2 π вместо t , то слагаемые 2 π/ 2 π сокращаются и получается, что ω =N за t= 2 π (с).

Виды колебаний по характеру взаимодействия с окружающей средой:

1. Вынужденные — колебание возникающие из-за внешней периодической силы.

2. Свободное — колебание происходящее за счет внутренних сил и переданной начальной энергии.

Виды колебаний по функции смещения s ( t ):

1. Гармонические — по закону синуса и косинуса s ( t )= x * sin (ω)

2. Линейные — по функции линий s ( t )=±| x | /////

3. Модульные — в виде двоичного кода: -_-_-_-

Виды колебаний по изменению энергии:

1. Затухающие — механическая энергия и амплитуда маятника убывает из-за внешнего взаимодействия или сил трения.

2. Незатухающие — механическая энергия маятника и амплитуда не меняются.

Резонанс — это резкое возрастание амплитуды колебаний тела, если собственная частота колебаний тела совпадает с частотой колебаний внешней силы.

Волна — это колебание среды, которое распространяется в пространстве с конечной скоростью без переноса вещества.

Виды волн: механические (звуковые — воздух при н.у. V =330м/с), электромагнитные (свет в вакууме V =3*10 8 м/с).

Длина волны — это расстояние между двумя одинаковыми фазами смещения.

Эхо — это явление отражения звуковой волны.

Виды волн по распространению:

1. Продольная – это волна, у которой частицы среды колеблются вдоль скорости ее распространения.

2. Поперечная – это волна, у которой частицы среды колеблются перпендикулярно скорости ее распространения.

Звук — это продольная механическая сферическая волна.

Источник звука — любое тело, которое совершает колебания в диапазоне 20 Гц до 20 кГц.

1. Тон — это частота.

2. Громкость — это амплитуда.

1.

Электромагнитные волны

Давайте сначала разберемся, что такое волна.

Волна — это распространение колебания в пространстве.

Волны бывают механическими и электромагнитными.

Главные герои этой статьи — электромагнитные волны. Немного удовлетворим ваше любопытство и скажем, что это те волны, которые мы потрогать не можем. Но все остальное чуть позже. Главное — терпение.

Механические волны — это те волны, колебания которых можно почувствовать физически, потому что они распространяются в упругой среде.

  • Например, звук. Когда звук распространяется внутри какого-либо вещества, мы можем ощутить его прикосновением.

Представьте, что вы стоите на железнодорожных путях. Нет, вы не Анна Каренина, вы — экспериментатор.

Если к вам приближается поезд, вы рано или поздно его услышите. Вернее, услышите, как только звуковая волна со скоростью = 330 м/с достигнет ваших ушей.

Если приложить ухо к рельсу, то это произойдет значительно быстрее, потому что скорость звука в твердом теле больше, чем в воздухе. Кстати, под водой скорость звука больше, чем в воздухе, но меньше, чем в твердых телах.

Если вы когда-нибудь трогали музыкальную колонку, то знаете, что звук чувствуется и на ощупь.

Волны также принято делить на продольные и поперечные:

продольные и поперечные волны

Продольные — это те волны, у которых колебание происходит вдоль направления распространения волны.

  • Дрожание окон во время грома или сейсмические волны (землетрясения) — это пример продольных волн.

Поперечные — волны, у которых колебание происходит поперек направления распространения волны.

  • Представьте, что вы запустили волну из людей на стадионе — она будет поперечной.
  • Видимый свет и дрожание гитарной струны — тоже поперечные волны.

Морская волна — продольная или поперечная?

На самом деле в ней есть и продольная, и поперечная составляющие, поэтому ее нельзя отнести к конкретному типу.

Электромагнитные волны

Увы, мы не можем потрогать руками электромагнитные волны. Осталось разобраться, как это так: волна есть, а возможности пощупать ее — нет.

Электромагнитная волна появляется благодаря электромагнитному полю.

Вот есть электрическое поле — его создает любой электрический заряд. Есть магнитное поле — оно возникает из-за движущегося заряда (кстати, подробно про магнитное поле можно почитать в нашей статье). А их взаимодействие — это электромагнитное поле.

Если совсем честно, то электрическое и магнитное поле не могут существовать в отдельности, потому что частицы всегда есть электрическое поле и она всегда худо-бедно да движется. Рассмотрение в отдельности электрических и магнитных полей может быть только в теоретической физике. В реальных инженерных задачах рассматривается обязательно электромагнитное поле.

Электромагнитная волна — это распространение электромагнитного поля. А если конкретнее, то электрическое поле колеблется, магнитное поле колеблется, эти колебания распространяются, и получается электромагнитная волна.

что такое электромагнитная волна

К электромагнитным волнам относятся радио, Wi-Fi и даже свет.

Разве свет не из частиц состоит?

Ничего от вас не скроешь. Дело в том, что свет — это как Гермиона с маховиком времени в двух местах сразу — одновременно и частица и волна.

Можете перечитать фразу выше, чтобы с ней смириться. Это не шутка. Экспериментально давно обнаружено, что свет в одних экспериментах ведет себя, как частица, а в других, как волна.

Все это безумство называется корпускулярно-волновым дуализмом. И это работает не только со светом, но и с другими волнами. В общем, у физики тоже бывает раздвоение личности.

Характеристики электромагнитной волны

Чтобы изучать любое явление, его нужно как-то охарактеризовать.

Длина волны

Это самая важная характеристика для волны. Ей называется расстояние между двумя точками этой волны, колеблющихся в одной фазе. Если проще, то это расстояние между двумя «гребнями».

Обозначается эта величина буквой λ и измеряется в метрах.

Еще длиной волны можно назвать расстояние, пройденное волной, за один период колебания.

Период

Период — это время, за которое происходит одно колебание. То есть, если дано время распространения волны и количество колебаний, можно рассчитать период.

Формула периода колебания волны

T = t/N

N — количество колебаний [-]

Для электромагнитных волн есть целая шкала длин волн. Она показывает длину волны и частоту для разных типов электромагнитных волн.

шкала длины волн

Частота

Частота — это величина, обратно пропорциональная периоду. Она определяет, сколько колебаний в единицу времени совершила волна.

Формула частоты колебания волны

υ = N/t = 1/T

N — количество колебаний [-]

Скорость

Также важной характеристикой распространения волны является ее скорость.

Чтобы вывести формулу скорости через длину волны, нужно вспомнить формулу скорости из кинематики — это раздел физики, в котором изучают движение тел без учета внешнего воздействия.

Формула скорости

= S/t

Переходя к волнам, можно провести следующие аналогии:

  • путь — длина волны
  • время — период

А для скорости даже аналогия не нужна — скорость и Африке скорость.

Формула скорости волны

= λ/T

λ — длина волны [м]

Для электромагнитной волны скорость равна скорости света — 𝑣 = 3*10^8 м/с. Поэтому формулу скорости чаще всего используют для нахождения из нее длины волны или периода.

Задачка

Определить цвет освещения, проходящий расстояние, в 1000 раз больше его длины волны за 2 пс.

Решение:

Для начала переведем 2 пикасекунды в секунды — это 2*10^-12 с.

Читайте также  Как научиться подтягиваться

Теперь возьмем формулу скорости

По условию S = 1000λ

Выражаем длину волны

Подставляем значения скорости света и известного нам времени:

λ = 3*108* 2*10-121000 =600 нм

И соотносим со шкалой видимого света

шкала видимого света

Из шкалы видно, что длине волны в 600 нм соответствует оранжевый цвет излучения.

Ответ: цвет освещения при заданных условиях будет оранжевым.

Рубрика «Разрушаем мифы»

А теперь давайте немного о распространенных заблуждениях. Присаживайтесь поудобнее — этот разговор, к сожалению, не на пару минут.

Миф 1. Вышки 5G вредны для нашего здоровья

Одна из теорий против 5G гласит, что новый тип связи может стать причиной раковых заболеваний. Справедливости ради — такие же обвинения не раз поступали в адрес 2G, 3G, 4G и более ранних поколений беспроводных сетей.

Стандарт 5G может использовать разные частотные диапазоны. Как правило, это низкий диапазон 600 МГц, а также средние частоты 2,5 ГГц, 3,5 ГГц и 3,7–4,2 ГГц.

В России «Государственная комиссия по радиочастотам» (ГКРЧ) рекомендует для выделения и использования под 5G частотный диапазон 27,1-27,5 ГГц. Американским операторам также скоро будут доступны диапазоны 37 ГГц, 39 ГГц и 47 ГГц.

Диапазон от 30 ГГц (миллиметровые волны) относится к так называемому спектру крайне высоких частот — и именно он вызывает большинство опасений по поводу вреда 5G для здоровья человека. Все еще недостаточно исследований, которые изучают влияние высоких частот на организм.

электромагнитный спектр волн

Тем не менее, известно, что даже в верхнем диапазоне излучение 5G не обладает достаточной энергией для разрушения человеческой ДНК или влияния на клетки. А значит, не может вызвать рак и не представляет опасность для нашего организма. По этой же причине нельзя верить в теорию, что 5G убивает птиц — этому излучению просто не хватит сил, чтобы кого-то убить.

К опасному излучению относятся волны, распространяемые на частотах от 30 ПГц (петагерц) — утрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи. Они могут влиять на атомную структуру клеток и разрывать химические связи в ДНК. Именно поэтому, например, врачи советуют избегать долгого пребывания на солнце.

Миф 2. Шапочки из фольги защищают от вредного излучения

Кстати, они наоборот любую электромагнитную волну усиливают. Это доказали студенты из MIT (Массачусетский технологический институт), которые исследовали это опытным путем.

Ребята установили антенну в четырех частях от головы добровольцев: на лбу, затылке, висках и в районе мозга. И сравнивали показатели радиосигнала в шапочке для фольги и без нее. Оказалось, что сигнал не ослабляется, а усиливается. Так что шапочка вас не спасет от вредного излучения, а наоборот — только усилит сигнал.

Миф 3. Микроволновки убивают еду, и она становится неживой

Электромагнитный фон возле СВЧ-печей выше больше, чем природный более, чем в миллион раз, но вреда человеку не наносит. Санитарные требования к этим приборам очень жёсткие, поэтому опасности микроволновка не представляет. Например, благодаря системе блокировки дверцы генерация микроволнового излучения прекращается, когда дверца открыта. Также в микроволновке обязательно должна быть система защиты от утечки излучения. Гораздо опаснее электромагнитные излучения от солнца или солярия, потому что там есть ультрафиолет, который легко повреждает клетки кожи человека.

Продукты становятся теплее за счёт нагревания в них воды. И когда мы их греем, могут образовываться радикалы — но это происходит при любом способе теплового воздействия. Например, при жарке могут образовываться ещё и канцерогены.

Наш организм способен бороться с небольшим количеством «вредных» радикалов благодаря иммунитету. При нагревании пищи образуется то количество радикалов, с которым организм способен бороться, поэтому ничего страшного ни в микроволновке, ни в кастрюле, в которой вы греете суп, нет.

Какие бывают волны

Волны — штуки хитрые. В мире насчитываются сотни, а может даже тысячи спотов. И ни на одном из них вы не найдёте одинаковой волны. Мало того, на одном конкретном споте, в зависимости от условий (размера свелла, периода, направления и количества воды), волна также может быть совершенно разной. Это один из моментов, почему сёрфинг так хорош.

Виды сёрф-спотов

Разница в волнах на спотах объясняется характером дна. По этому критерию споты можно разделить на три типа: бич-брейк, риф-брейк и пойнт-брейк.

Бич-брейк

beachbreak2

Название происходит от англ. beach — пляж, так как на дне бич-брейков находится песок и волны встают благодаря намывам из песка (на англ. — sandbar) на дне. Так как песчаное дно смещается с каждым приходящим сетом, то волны встают не в одном определённом месте, а появляются то здесь, то там.

Бич-брейки отлично подходят для начинающих, так как песчаное дно максимально безопасно в случае падений. Кроме того, бич-брейк хорош тем, что даже если сидеть на одном месте, волна рано или поздно придёт туда, и не нужно всё время соревноваться с другими сёрферами за положение на пике.

Однако не все бич брейки одинаково полезны для начинающих. В мире существует множество жёстких бичбрейков с мощными, трубящимися волнами, на которые начинающим лезть не стоит (отличным примером является спот Supertubos в Португалии или The Wedge в Калифорнии).

Риф-брейк

Under water fisheye view of surfers at Pipeline, on the north shore of Oahu, Hawaii.

Риф-брейк — это спот, на дне которого находится риф, встречаясь с которым, волны начинают ломаться. На дне риф-брейков могут быть камни, вулканические плиты или живой коралловый риф.

Главной особенностью рифовых спотов является тот факт, что пик встаёт в каком-то определённом месте и характер волны на одном конкретном споте очень предсказуемый. Волны практически не меняют своей формы при остальных равных условиях. Так, например, знаменитая волна Pipeline на Гавайях остаётся точно такой же, какой она была в 60-х годах прошлого века во времена её покорения, и, скорей всего, сотни лет назад.

Из-за того, что пик находится в одном месте, начинающим кататься на рифах довольно сложно из-за высокой конкуренции: продвинутые сёрферы раньше подплывают к месту старта, забирая все волны.

Кроме того на дне находятся камни, поэтому падения могут быть опасны. Если сёрфер не умеет правильно падать и вести себя на рифовых спотах, сильно повышается риск получения травмы. На некоторых риф-брейках в отлив может быть настолько мелко, что глубина на лайнапе может быть не сильно больше, чем по пояс.

На лучших риф-брейках встаёт так называемый A-frame. Это идеальный пик, с которого можно уехать в обе стороны.

Пойнт-брейк

pointbreak

Самый хитрый из всех спотов. Пойнт-брейки возникают в тех местах, где в океан выдаётся часть суши, например, мыс или полуостров. Волны, дойдя до этого места, начинают ломаться и как бы огибают берег. Пойнт-брейки характеризуются максимальной стабильностью волны — она всегда встаёт в одном и том же месте, а также имеет очень правильную форму и может быть очень длинной.

Один из примеров пойнт-брейка — спот Chicama в Перу. Это самая длинная волна, проезд на которой может достигать пары километров.

Виды волн

В зависимости от направления движения волны, их можно разделить на левые и правые. Если сёрфер стартует на волне и делает поворот направо и двигается по стенке волны, то она правая, и наоборот. При этом направление учитывают смотря с лайнапа на берег.

Волны могут изменять свою форму в зависимости от характера дна, глубины и количества воды на споте. В целом по тому, какой формы бывает волна, можно разделить её виды на две категории: крошащиеся и трубящиеся.

Крошащиеся

spilling

Если на споте глубоко и/или дно поднимается под небольшим углом, волны закрываются не резко, а неспеша, гребень волны не падает отвесно к самой подошве волны, а начинает неторопясь крошиться.

Такие волны отлично подходят для начинающих, так как на них легко и безопасно стартовать, а также потому что они не слишком быстрые. Но при этом на них неинтересно кататься на коротких досках, так эти волны не обладают достаточной энергией и не имеют стенки.

Трубящиеся

barrelling

Если на споте небольшая глубина и/или очень резкий подъём дна (например, риф вырастает стенкой), то волна закручивается в трубу и её гребень резко падает вниз. Для таких волн характерна большая скорость и резкая стенка, которая позволяет делать различные манёвры продвинутым сёрферам. Кроме того, такие волны образуют трубы, проезд в которой считается самым желанным трюком для любого сёрфера.

Естественно, волны бывают и такой формы, которая является чем-то средним между видами, описанными выше. Бывают волны по-резче и по-жирней. Бывают споты, на которых волна не меняет свой характер, но чаще всего, в зависимости от количества воды (от приливов и отливов) волна изменяет свой характер. Чем больше воды на споте, тем более медленной и жирной становится волна. Чем меньше воды, тем волна быстрей и резче.

Можно ещё отдельно отметить закрывающиеся волны или клозауты (от англ. — close out). Это волны, которые схлапываются по всей длине.

Разнообразие волн — это один из огромных плюсов сёрфинга. Это одна из причин, почему он так прекрасен. Путешествуйте, пробуйте разные волны, совершенствуйтесь. Ведь ничто так не прокачивает сёрфера, как катание в самых различных условиях на разных спотах и волнах.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: