Μάθημα : Φυσική Γ

Κύματα είναι ο τρόπος μεταφοράς ενέργειας στον χώρο χωρίς την μεταφορά ύλης. Εκτός από τα κύματα της θάλασσας που μας έρχονται κατευθείαν στο νού, όπως τα παρακάτω...

... υπάρχουν τα ηχητικά κύματα, τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, κ.α.

Γενικά, τα κύματα για να διαδοθούν χρειάζονται κάποιο μέσο, π.χ, τα κύματα της θάλασσας διαδίδονται μέσω του θαλασσινού νερού, τα ηχητικά κύματα διαδίδονται μέσω του αέρα, κλπ. Στην ουσία μόρια του μέσου διαδοσης (νερό, αέρας, κλπ) ταλαντώνονται και αυτή η ταλάντωση μεταδίδεται στα γειτονικά τους μόρια και στην συνέχει στα γειτονικά των γειτονικών, και ούτω καθ' εξής.

Ειδικά τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα (όπως το φως) δεν χρειάζονται κάποιο μέσο, μπορούν να διαδοθούν και στο κενό.

Υπάρχουν δύο είδη κυμάτων, ανάλογα με την γεωμετρική σχέση που έχει η ταλάντωση του μέσου προς την κατεύθυνση διάδοσής της.

α. Διαμήκη κύματα: Είναι τα κύματα εκείνα στα οποία η ταλάντωση του μέσου είναι παράλληλη στην διαδοση του κύματος (δείτε εικόνα παρακάτω). Τα διαμήκη κύματα διαδίδονται στα ρευστά μέσα (υγρά και αέρια).

β. Εγκάρσια κύματα: Είναι τα κύματα εκείνα στα οποία η ταλάντωση του μέσου είναι κάθετη στην διαδοση του κύματος (δείτε εικόνα παρακάτω). Τα εγκάρσια κύματα διαδίδονται στα στερρεά μέσα.

Ενα κύμα έχει πυκνώματα (διαμήκες), κορυφές (εγκάρσιο), αραιώματα (διαμήκες) και κοιλάδες (εγκάρσιο), και κινείται πάνω στον άξονα διάδοσής του, όπως δειχνει το παραπάνω σχήμα.

Τα χαρακτηριστικά του κύματος φαίνονται στο παρακάτω σχήμα....

...και είναι:

α. Το μήκος κύματος (λ), που ορίζεται ως η απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών κορυφών/κοιλάδων (στα εγκάρσια) ή πυκνωμάτων/αραιωμάτων (στα διαμήκη), και μετράται σε μέτρα (m).

β. Το πλάτος κύματος (Α), που ορίζεται ως η απόσταση του ανώτατου σημείου μιάς κορυφής ή του κατώτατου σημείου μιάς κοιλάδας από τον άξονα διάδοσης και μετράται σε μέτρα (m).

γ. Η συχνότητα του κύματος (f), που ορίζεται ως ο αριθμός των διαδοχικών κορυφών/κοιλάδων (στα εγκάρσια) ή πυκνωμάτων/αραιωμάτων (στα διαμήκη) που περνάνε από ένα σταθερό σημείο σε ένα δευτερόλεπτο, και μετράται σε Hertz (Hz). Ισχύει ότι f = 1 / Τ

δ. Η περίοδος του κύματος (Τ), που ορίζεται ως ο χρόνος που χρειάζονται δύο διαδοχικές κορυφές ή κοιλάδες (στα εγκάρσια) ή πυκνώματα ή αραιώματα (στα διαμήκη) να περάσουν από ένα σταθερό σημείο, και μετράται σε δευτερόλεπτα (sec, s). Ισχύει ότι Τ = 1 / f

ε. Η ταχύτητα του κύματος (υ), που ορίζεται από την σχέση: υ = λ ^. f ή υ = λ / Τ και μετράται σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m/sec, m/s).

Εφαρμογή:

Να απαντήσετε στις τρεις ερωτήσεις της άσκησης