Толкундар бизди бардык жерде курчап турат, анткени биз кыймыл жана үн дүйнөсүндө жашайбыз. Толкун процессинин мүнөзү эмнеде, толкун процесстери теориясынын маңызы эмнеде? Муну эксперименттердин мисалы менен карап көрөлү.
Физикада толкундар түшүнүгү
Көптөгөн процесстер үчүн жалпы түшүнүк – бул үндүн болушу. Аныктама боюнча, үн биздин угуу органдары тарабынан кабыл алынган аба же башка чөйрө тарабынан жаратылган тез термелүүчү кыймылдардын натыйжасы болуп саналат. Бул аныктаманы билип, биз "толкун процесси" түшүнүгүн карап чыга алабыз. Бул көрүнүштү визуалдык түрдө кароого мүмкүндүк берген бир катар эксперименттер бар.
Физикада изилденген толкун процесстерин үн байламталарын колдонууда радиотолкундар, үн толкундары, кысуу толкундары түрүндө байкоого болот. Алар аба аркылуу тарашат.
Түшүнүктү визуалдык түрдө аныктоо үчүн көлчүккө таш ыргытып, эффекттердин жайылышын мүнөздөңүз. Бул гравитациялык толкундун мисалы. Ал суюктуктун көтөрүлүшүнө жана төмөндөшүнө байланыштуу пайда болот.
Акустика
«Акустика» деп аталган бүтүндөй бөлүм физикадагы үндүн касиеттерин изилдөөгө арналган. Келгиле, ал эмнени мүнөздөөрүн карап көрөлү. нерселерге көңүл буралы жанабаары ачык-айкын боло элек процесстер, дагы эле чечилишин күтүп жаткан көйгөйлөр боюнча.
Акустика, физиканын башка тармактары сыяктуу, дагы эле көптөгөн чечилбеген сырларды камтыйт. Алар азырынча ачыла элек. Келгиле, акустикадагы толкун процессин карап көрөлү.
Үн
Бул түшүнүк чөйрөнүн бөлүкчөлөрү тарабынан пайда болгон термелүү кыймылдардын болушу менен байланышкан. Үн – толкундардын пайда болушу менен байланышкан термелүү процесстеринин сериясы. Кысылган жана сейрек кездешүүчү чөйрөдө пайда болуу процессинде толкун процесси пайда болот.
Толкун узундугунун индикаторлору термелүү процесстери жүргөн чөйрөнүн табиятына жараша болот. Жаратылышта болгон дээрлик бардык кубулуштар чөйрөдө таралган үн термелүүсү жана үн толкундарынын болушу менен байланышкан.
Табигаттагы толкун процессин аныктоонун мисалдары
Бул кыймылдар толкун процессинин кубулушу жөнүндө маалымат бере алат. Жогорку жыштыктагы үн толкундары миңдеген километрди басып өтүшү мүмкүн, мисалы, вулкан атылып жатканда.
Жер титирөө болгондо катуу акустикалык жана геоакустикалык термелүүлөр пайда болот, аларды атайын үн кабылдагычтар каттайт.
Суу астындагы жер титирөө учурунда кызыктуу жана коркунучтуу кубулуш болот - цунами, ал элементтердин жер астындагы же суу астындагы күчтүү көрүнүшү учурунда пайда болгон чоң толкун.
Акустиканын аркасында цунами жакындап калганы тууралуу маалымат ала аласыз. Бул көрүнүштөрдүн көбү узак убакыт бою белгилүү. Бирок ушул убакка чейин физиканын кээ бир түшүнүктөрүкылдат изилдөөнү талап кылат. Ошондуктан, али ачыла элек сырларды изилдөө үчүн үн толкундары жардамга келет.
Тектоника теориясы
18-кылымда «кырсык гипотезасы» пайда болгон. Ал кезде «элемент» жана «регулярдык» түшүнүктөрү байланышта болгон эмес. Андан кийин алар океандын түбүнүн жашы кургактыкка караганда бир топ жаш экенин жана бул бет тынымсыз жаңыланып тураарын аныкташкан.
Ушул убакта жерди жаңыча кароонун аркасында жинди гипотеза «Литосфералык плиталардын тектоникасы» теориясына айланган, анда жер мантиясы кыймылдайт, ал эми асман сүзөт. Мындай процесс түбөлүк муздун кыймылына окшош.
Сүрөттөлгөн процессти түшүнүү үчүн стереотиптерден жана көнүмүш көз караштардан арылуу, болуштун башка түрлөрүн ишке ашыруу маанилүү.
Илимдеги мындан аркы прогресс
Жердеги геологиялык жашоонун өзүнүн убактысы жана заттын абалы бар. Илим окшоштуктарды кайра жаратууга жетишти. Океандын түбү тынымсыз жылып, жердин тереңдигинен жер бетине жаңы заттар чыгып, акырындап муздаган сайын жарылуулар жана кыркалардын пайда болушуна алып келет.
Ушул мезгилде литосферанын эбегейсиз чоң плиталары жер мантиянын бетинде калкып жүргөндө, континенттерди жана деңиз түбүн алып жүргөн жердин үстүнкү таш кабыгында процесстер жүрөт.
Мындай табактардын саны онго жакын. Мантия тынч эмес, ошондуктан литосфералык плиталар кыймылдай баштайт. Лабораториялык шарттарда бул процесс жагымдуу көрүнүшкө ээ.
Табиятта геологиялык кырсык коркунучун туудурат- жер титирөө. Литосфералык плиталардын кыймылынын себеби жердин тереңдигинде болгон глобалдык конвекция процесстери. Катуу толкундун натыйжасында цунами болот.
Япония
Жердин башка сейсмикалык кооптуу аймактарынын арасында Япония өзгөчө орунду ээлейт, бул аралдардын тизмеги "өрт алкагы" деп аталат.
Жердин асманынын демине жакын, жакындап келе жаткан катастрофаны алдын ала айтууга болот. Тербелүүчү процесстерди изилдөө үчүн жердин калыңдыгына ультра терең бургулоо станогу киргизилген. Ал 12 км тереңдикке кирип, илимпоздорго жердин ичинде кээ бир тектердин бар экендиги жөнүндө тыянак чыгарууга мүмкүндүк берди.
Электромагниттик толкундун ылдамдыгы 9-класста физика сабагында окулат. Бири-биринен бирдей аралыкта жайгашкан салмактар менен тажрыйба көрсөтүңүз. Алар кадимки формадагы бирдей пружиналар аркылуу туташтырылган.
Биринчи салмакты белгилүү бир аралыкка оңго жылдырсаңыз, экинчиси бир азга ошол абалда калат, бирок пружина кысылып баштаган.
"толкун" термининин аныктамасы
Мындай процесс болгондон бери экинчи салмакты түртүүчү серпилгич күч пайда болду. Ал акселерация алат, бир аздан кийин ылдамдыкты жогорулатып, ушул тарапка жылып, пружинаны экинчи жана үчүнчү салмактын ортосуна кысып алат. Өз кезегинде, үчүнчү тездетүү алат, тездей баштайт, жылып, төртүнчү жазга таасир этет. Ошентип, процесс системанын бардык элементтеринде ишке ашат.
Мындай учурда экинчи жүктүн жылышы мененубакыт биринчисинен кечирээк болот. Эффект ар дайым себептен артта калат.
Ошондой эле экинчи жүктүн жылышы үчүнчү жүктүн жылышына алып келет. Бул процесс оңго жайылат.
Эгерде биринчи салмак гармоникалык мыйзамга ылайык өзгөрө баштаса, анда бул процесс экинчи салмакка тарайт, бирок кечиктирилген реакция менен. Ошондуктан, эгерде сиз биринчи салмакты титиретсеңиз, анда убакыттын өтүшү менен мейкиндикке тарай турган термелүүнү ала аласыз. Бул толкундун аныктамасы.
Толкундардын түрлөрү
Атомдордон турган затты элестетип көрөлү, алар:
- массага ээ - экспериментте сунушталган салмактар сыяктуу;
- бири-бирине туташып, химиялык байланыштар аркылуу катуу денени түзүшөт (пружина менен болгон экспериментте талкуулангандай).
Мындан улам, материя тажрыйбадан алынган үлгүгө окшош система экени корунуп турат. Ал механикалык толкунду тарата алат. Бул процесс серпилгич күчтөрдүн пайда болушу менен байланышкан. Мындай толкундар көбүнчө "секирүү" деп аталат.
Эластикалык толкундардын эки түрү бар. Аларды аныктоо үчүн узун пружинаны алып, бир жагына бекитип, оңго сунса болот. Ошентип, толкундун таралышынын багыты булактын боюнда экенин көрө аласыз. чөйрөнүн бөлүкчөлөрү бир багытта жылат.
Мындай толкунда бөлүкчөлөрдүн термелүү багытынын табияты толкундун таралуу багыты менен дал келет. Бул түшүнүк "узун толкун" деп аталат.
Жазды сунуп, келүүгө убакыт берсеңэс алуу абалына алып, анан вертикалдык багытта абалды кескин өзгөртсө, толкун булактын боюнда таралып, көп жолу чагылышы байкалат.
Бирок бөлүкчөлөрдүн термелүү багыты азыр вертикаль, ал эми толкундун таралышы горизонталдуу. Бул туурасынан кеткен толкун. Ал катуу заттарда гана болушу мүмкүн.
Ар кандай түрдөгү электромагниттик толкундун ылдамдыгы ар кандай. Бул касиет сейсмологдор тарабынан жер титирөө булактарына чейинки аралыкты аныктоо үчүн ийгиликтүү колдонулат.
Толкун тараганда бөлүкчөлөр бойлоп же туурасынан термелет, бирок бул заттын өтүшү менен эмес, кыймыл менен гана коштолот. Ошентип, 9-класстын "Физика" окуу китебинде көрсөтүлгөн.
Толкун теңдемесинин мүнөздөмөсү
Физика илиминдеги толкун теңдемеси сызыктуу гиперболикалык дифференциалдык теңдеменин бир түрү. Ал теориялык физиканын башка тармактарында да колдонулат. Бул математикалык физика эсептөөлөр үчүн колдонгон теңдемелердин бири. Атап айтканда, гравитациялык толкундар сүрөттөлөт. Процесстерди сүрөттөө үчүн колдонулат:
- акустикада, эреже катары, сызыктуу түрү;
- электродинамикада.
Толкун процесстери бир тектүү толкун теңдемесинин көп өлчөмдүү учуру үчүн эсептөөдө көрсөтүлөт.
Толкун менен селкинчектин айырмасы
Кереметтүү ачылыштар кадимки көрүнүш жөнүндө ой жүгүртүүдөн келип чыгат. Галилео жүрөгүнүн согушун убакыттын эталону катары кабыл алган. Ошентип, маятник термелүү процессинин туруктуулугу ачылган - механиканын негизги жоболорунун бири. Itтаптакыр математикалык маятник үчүн - идеалдуу термелүүчү система, ал төмөнкү менен мүнөздөлөт:
- баланс абалы;
- дене четтегенде анын тең салмактуулук абалына кайтаруучу күч;
- тербелек пайда болгондо энергиянын өтүшү.
Системаны баланстан чыгаруу үчүн термелүүлөрдүн пайда болуу шарты зарыл. Бул учурда, белгилүү бир энергия билдирди. Ар кандай титирөө системалары энергиянын ар кандай түрлөрүн талап кылат.
Термелүү – белгилүү бир убакыт аралыгындагы системанын кыймылдарынын же абалынын тынымсыз кайталанышы менен мүнөздөлүүчү процесс. Термелүү процессинин ачык-айкын демонстрациясы - термелүүчү маятниктин мисалы.
Термелүү жана толкун процесстери дээрлик бардык жаратылыш кубулуштарында байкалат. Толкун чөйрөнүн абалын бузуу же өзгөртүү, мейкиндикте таралуу жана затты өткөрүүнү талап кылбастан энергия алып жүрүү функциясын аткарат. Бул толкун процесстеринин өзгөчө касиети, алар физикада көптөн бери изилденип келген. Изилдөө учурунда толкун узундугун бөлүп көрсөңүз болот.
Үн толкундары бардык чөйрөдө болушу мүмкүн, алар вакуумда гана болбойт. Электромагниттик толкундар өзгөчө касиеттерге ээ. Алар бардык жерде, жада калса боштукта да болушу мүмкүн.
Толкундун энергиясы анын амплитудасына көз каранды. Булактан тараган тегерек толкун мейкиндикте энергияны чачат, ошондуктан анын амплитудасы тез азаят.
Сызыктуу толкун кызыктуу касиеттерге ээ. Демек, анын энергиясы мейкиндикте чачырап кетпейтмындай толкундардын амплитудасы сүрүлүү күчүнөн гана азаят.
Толкундун таралуу багыты нурлар менен - толкун фронтуна перпендикуляр болгон сызыктар менен сүрөттөлөт.
Тушкен нур менен нормалдуу нурдун ортосундагы бурч - бул түшүү бурчу. Нормалдуу нур менен чагылган нурдун ортосунда чагылуу бурчу болот. Бул бурчтардын теңдиги тоскоолдуктун толкун фронтуна салыштырмалуу каалаган абалында сакталат.
Каршы багытта кыймылдаган толкундар жолукканда, туруктуу толкун пайда болушу мүмкүн.
Натыйжалар
Турган толкундун чектеш түйүндөрүнүн ортосундагы чөйрөнүн бөлүкчөлөрү бирдей фазада термелет. Бул толкун теңдемелеринде белгиленген толкун процессинин параметрлери. Толкундар жолукканда алардын амплитудаларынын көбөйүшү да, азайышы да байкалат.
Толкун процессинин негизги мүнөздөмөлөрүн билүү менен, берилген чекитте пайда болгон толкундун амплитудасын аныктоого болот. Биринчи жана экинчи булактан келген толкун бул чекитке кайсы фазада келерин аныктайлы. Мындан тышкары, фазалар карама-каршы.
Эгер жолдун айырмасы жарым толкундардын так саны болсо, бул учурда пайда болгон толкундун амплитудасы минималдуу болот. Эгерде жолдун айырмасы нөлгө барабар болсо же толкун узундуктарынын бүтүн санына барабар болсо, жолугушуу чекитинде пайда болгон толкундун амплитудасынын өсүшү байкалат. Бул эки булактан келген толкундар кошулган интерференция үлгүсү.
Электромагниттик толкундардын жыштыгы заманбап технологияда белгиленген. Кабыл алуучу аппарат алсыз электромагниттик толкундарды катташы керек. Эгер сиз рефлекторду койсоңуз, кабыл алгычка көбүрөөк толкун энергиясы кирет. Рефлектордук система максималдуу пайда кылуу үчүн орнотулганкабыл алуучу түзмөктөгү сигнал.
Жарыктын табияты жана материянын түзүлүшү жөнүндөгү заманбап идеялардын негизинде толкун процессинин мүнөздөмөлөрү жатат. Ошентип, аларды 9-класстын физика окуу китебинде окуп жатканда, механика тармагындагы маселелерди кантип чыгарууну ийгиликтүү үйрөнө аласыз.
