Тест по физике Распространение колебаний в среде 9 класс
Тест по физике Распространение колебаний в среде Волны для учащихся 9 класса с ответами. Тест включает в себя 10 заданий с выбором ответа.
1. В какой среде не могут распространяться механические волны?
1) В твердых телах
2) В жидкостях
3) В газах
4) В вакууме
2. Какие волны нельзя отнести к механическим волнам?
1) Волны на поверхности воды
2) Звуковые волны
3) Электромагнитные волны
4) Упругие волны
3. Выберите верное(-ые) утверждение(-я).
А. в бегущей волне происходит перенос энергии
Б. в бегущей волне происходит перенос вещества
1) Только А
2) Только Б
3) и А, и Б
4) ни А, ни Б
4. Поперечной называют такую волну, в которой частицы
1) колеблются в направлении распространения волны
2) колеблются в направлении, перпендикулярном направлению распространения волны
3) движутся по кругу в плоскости, параллельной направлению распространения волны
4) движутся по кругу в плоскости, перпендикулярной на- правлению распространения волны
5. В каких направлениях движутся частицы среды при распространении продольных механических волн?
1) По направлению распространения волны
2) В направлениях, перпендикулярных направлению распространения волны
3) В направлении, противоположном направлению распространения волны
4) По направлению и противоположно направлению распространения волны
6. В каких направлениях совершаются колебания в поперечной волне?
1) Во всех направлениях
2) Вдоль направления распространения волны
3) Перпендикулярно направлению распространения волны
4) И по направлению распространения волны, и перпендикулярно распространению волны
7. Какие волны являются волнами сдвига?
1) Продольные
2) Поперечные
3) Электромагнитные
4) Все выше перечисленные волны
8. Какие волны являются волнами сжатия и разрежения?
1) Продольные
2) Поперечные
3) Электромагнитные
4) Все выше перечисленные волны
9. В какой среде могут распространяться упругие поперечные волны?
1) В твердых телах
2) В жидкостях
3) В газах
4) В вакууме
10. В какой среде могут распространяться упругие продольные волны?
1) Только в твердых телах
2) Только в жидкостях
3) Только в газах
4) В твердых телах, жидкостях и газах
Ответы на тест по физике Распространение колебаний в среде Волны
1-4
2-3
3-1
4-2
5-4
6-3
7-2
8-1
9-1
10-4
В какой среде механические волны распространяться не могут?
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
SA Механические волны
Опыт показывает, что колебания, возбужденные в какой-либо точке упругой среды с течением времени передаются к её остальным частям. Так от камня, брошенного в спокойную воду озера, кругами расходятся волны, которые со временем достигают берега. Колебания сердца, расположенного внутри грудной клетки, можно ощутить на запястье, что используется для определения пульса. Перечисленные примеры связаны с распространением механических волн.
- Механической волнойназывается процесс распространения колебаний в упругой среде, который сопровождается передачей энергии от одной точки среды к другой. Заметим, что механические волны не могут распространяться в вакууме.
Источником механической волны является колеблющее тело. Если источник колеблется синусоидально, то и волна в упругой среде будет иметь форму синусоиды. Колебания, вызванные в каком-либо месте упругой среды, распространяются в среде с определенной скоростью, зависящей от плотности и упругих свойств среды.
Подчеркнем, что при распространении волны отсутствует перенос вещества, т. е. частицы только колеблются вблизи положений равновесия. Среднее смещение частиц относительно положения равновесия за большой промежуток времени равно нулю.
Основные характеристики волны
Рассмотрим основные характеристики волны.
- ‘Волновой фронт’ — это воображаемая поверхность, до которой дошло волновое возмущение в данный момент времени.
- Линия, проведенная перпендикулярно волновому фронту в направлении распространения волны, называется лучом.
Луч указывает направление распространения волны.
В зависимости от формы фронта волны различают волны плоские, сферические и др.
В плоской волне волновые поверхности представляют собой плоскости, перпендикулярные к направлению распространения волны. Плоские волны можно получить на поверхности воды в плоской ванночке с помощью колебаний плоского стержня (рис. 1).
<swf age=»13″ bgcolor=»#F8F8FF» dummy=»Dummy_pic1.jpg»>Mex-voln-1-01.swf</swf> Рис. 1. Увеличить Flash
В сферической волне волновые поверхности представляют собой концентрические сферы. Сферическую волну может создать пульсирующий в однородной упругой среде шар. Такая волна распространяется с одинаковой скоростью по всем направлениям. Лучами являются радиусы сфер (рис. 2).
Основными характеристиками волны:
- амплитуда (A) — модуль максимального смещения точек среды из положений равновесия при колебаниях;
- период (T) — время полного колебания (период колебаний точек среды равен периоду колебаний источника волны)
где t — промежуток времени, в течение которого совершаются N колебаний;
- частота (ν) — число полных колебаний, совершаемых в данной точке в единицу времени
Частота волны определяется частотой колебаний источника;
- скорость (υ) — скорость перемещения гребня волны (это не скорость частиц!)
- длина волны (λ) — наименьшее расстояние между двумя точками, колебания в которых происходят в одинаковой фазе, т. е. это расстояние, на которое волна распространяется за промежуток времени, равный периоду колебаний источника
Для характеристики энергии, переносимой волнами, используется понятие интенсивности волны (I), определяемой как энергия (W), переносимая волной в единицу времени (t = 1 c) через поверхность площадью S = 1 м 2 , расположенную перпендикулярно к направлению распространения волны:
Другими словами, интенсивность представляет собой мощность, переносимую волнами через поверхность единичной площади, перпендикулярно к направлению распространения волны. Единицей интенсивности в СИ является ватт на метр в квадрате (1 Вт/м 2 ).
Уравнение бегущей волны
Рассмотрим колебания источника волны, происходящие с циклической частотой ω \(\left(\omega =2\pi \cdot \nu =\dfrac<2\pi >
где x(t) — смещение источника от положения равновесия.
В некоторую точку среды колебания придут не мгновенно, а через промежуток времени, определяемый скоростью волны и расстоянием от источника до точки наблюдения. Если скорость волны в данной среде равна υ, то зависимость от времени t координаты (смещение) x колеблющейся точки, находящейся на расстоянии r от источника, описывается уравнением
где k —волновое число \(\left(k=\dfrac<\omega > <\upsilon >= \dfrac<2\pi > <\lambda >\right), \;\;\; \varphi =\omega \cdot t-k\cdot r\) — фаза волны.
Выражение (1) называется уравнением бегущей волны.
Бегущую волну можно наблюдать при следующем эксперименте: если один конец резинового шнура, лежащего на гладком горизонтальном столе, закрепить и, слегка натянув шнур рукой, привести его второй конец в колебательное движение в направлении, перпендикулярном шнуру, то по нему побежит волна.
Продольная и поперечная волны
Различают продольные и поперечные волны.
- Волна называется поперечной, если частицы среды колеблются в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.
Рассмотрим подробнее процесс образования поперечных волн. Возьмем в качестве модели реального шнура цепочку шариков (материальных точек), связанных друг с другом упругими силами (рис. 3, а). На рисунке 3 изображен процесс распространения поперечной волны и показаны положения шариков через последовательные промежутки времени, равные четверти периода.
В начальный момент времени \(\left( t_1 = 0 \right)\) все точки находятся в состоянии равновесия (рис. 3, а). Если отклонить шарик 1 от положения равновесия перпендикулярно всей цепочки шаров, то 2-ой шарик, упруго связанный с 1-ым, начнет двигаться за ним. Вследствие инертности движения 2-ой шарик будет повторять движения 1-ого, но с запаздыванием во времени. Шар 3-й, упруго связанный со 2-ым, начнет двигаться за 2-ым шариком, но с еще большим запаздыванием.
Через четверть периода \(\left( t_2 = \dfrac
Через период \(\left( t_5 = T \right)\) 1-ый шарик, совершив полное колебание, проходит через положение равновесия, а колебательное движение распространится до 13-ого шарика (рис. 3, д). А дальше движения 1-го шарика начинают повторяться, и в колебательном движение участвуют все больше и больше шариков (рис. 3, д).
<swf age=»13″ bgcolor=»#F8F8FF» dummy=»Dummy_pic1.jpg»>Mex-voln-1-04.swf</swf> Рис. 4. Увеличить Flash
Поперечные волны вызывают звучание струн музыкальных инструментов при их возбуждении.
- Волна называется продольной, если колебания частиц среды происходят вдоль направления распространения волн.
Продольную волну легко получить с помощью длинной пружины, которая лежит на гладкой горизонтальной поверхности и один конец ее закреплен. Легким ударом по свободному концу В пружины мы вызовем появление волны (рис. 5). При этом каждый виток пружины будет колебаться вдоль направления распространения волны BC.
Примерами продольных волн являются звуковые волны в воздухе и жидкости. Упругие волны в газах и жидкостях возникают только при сжатии или разрежении среды. Поэтому в таких средах возможно распространение только продольных волн.
Волны могут распространяться не только в среде, но и вдоль границы раздела двух сред. Такие волны получили название поверхностных волн. Примером данного типа волн служат хорошо знакомые всем волны на поверхности воды.
Механические волны
Среда называется упругой, если между ее частицами существуют силы взаимодействия, которые препятствуют каким-либо деформациям этой среды.
Когда какое-либо тело совершает колебания в упругой среде (его называют источником волн), оно воздействует на частицы среды и заставляет их совершать вынужденные колебания. Вблизи колеблющегося тела среда деформируется, а возникающие при этом силы упругости воздействуют на все более удаленные от тела частицы среды, выводя их из положения равновесия и вынуждая совершать колебательные движения. Таким образом, постепенно все большее число частиц среды вовлекается в колебательное движение (рис.1).
Рис.1. Возникновение и распространение механической волны
Важно понимать, что:
- при распространении волны происходит перенос энергии, а не перенос вещества – частицы во время прохождения волны совершают колебания вблизи фиксированных положений равновесия; волна осуществляет перенос энергии из одной области пространства в другую.
- механические волны не могут возникнуть в вакууме, они могут возникать и распространяться только в веществе – жидком, твердом или газообразном.
Механические волны имеют большое значение для нашей повседневной жизни. Круги, которые разбегаются на воде от брошенного камня, и огромные океанские волны – все это механические волновые явления. Благодаря механическим волновым явлениям мы слышим, так как звук – это механическая волна, распространяющаяся в воздухе. В воздухе также могут распространяться ударные волны после взрывов бомб или снарядов. Волны, которые распространяются в толще земной коры при землетрясениях, называются сейсмическими волнами. Благодаря распространению сейсмических волн сейсмические станции могут регистрировать земные толчки и их характеристики.