Колебания и волны 11 класс формулы: Ошибка: 404 Материал не найден

Вопросы на зачёт по физике за первое полугодие (11 класс)

Вопросы на зачёт за первое полугодие по физике 11 класс

1.Вектор магнитной индукции. Формула. Единицы измерения? Показать на рисунке?

2. Сила Ампера? Показать на рисунке. Формула? Применение?

3. Сила Лоренца. Показать на рисунке. Формула. Применение? Радиус траектории заряженной частицы и формула периода вращения. (Стр.19. Формулы 1.6 и 1.7)

4. Явление электромагнитной индукции. Привести примеры.

5.Магнитный поток. Формула и ед. измерения?

(Формулы 2.1стр.31, также 2.7 2.8 стр.46)

6.Правило Ленца. Направление индукционного тока?

7. Закон электромагнитной индукции. (2.4, Стр.35)

ЭДС в движущихся проводниках (формула 2.6, Стр.36)

8.Энергия магнитного поля п.16

9.Формулы периода, частоты, циклической частоты, фазы, амплитуды и координаты при механических колебаниях. Уметь на рисунке показывать характеристики колебаний. Выбор закона синуса или косинуса?

10.Превращение энергии при механических колебаниях. Резонанс?

11. Аналогия между механическими колебаниями и электромагнитными? Уметь объяснять механизм появления переменного тока в цепи и колебательном контуре?

12. Формулы периода, частоты, циклической частоты, фазы, амплитуды и координаты при электромагнитных колебаниях?

13. Колебательный контур. Переменный ток. Виды сопротивлений при переменном токе? Формулы и рисунок?

14. Виды силы переменного тока. Формулы и их понимание?

15. Виды напряжения переменного тока. Формулы и их понимание?

16. Формулы ЭДС переменного тока и их понимание?

17. Закон сохранения энергии в колебательном контуре? Превращения энергии?

18. Трансформаторы. Принцип действия трансформатора.

Коэффициент трансформации? Особенности передачи электрической энергии на расстоянии.

19. Механические волны. Поперечные волны. Продольные волны. Длина волны и период волны. Показать на рисунке длину волны?

Механические колебания и волны. Примеры решения задач по физике. 9-10 класс

Механические колебания и волны. Примеры решения задач по физике. 9-10 класс

Подробности

Просмотров: 1166

Задачи по физике — это просто!

Вспомним

Формула длины волны:

Период колебаний:

А теперь к задачам!

Элементарные задачи из курса школьной физики на механические колебания и волны.

Задача 1

Определить длину волны с частотой 300 Гц, которая распространяется в воздухе со скоростью 340 м/с.

Задача 2

Найти период колебания плота на волнах озера, если длина волны составляет 4 метра, а скорость распространения волн равна 2,5 м/с.

Задача 3

Определить сколько колебаний за 1 минуту совершает буек на воде, если скорость распространения волн составляет 3 м/с, а длина волны равна 5 метрам.

Задача 4

По поверхности воды идут волны. Определить параметры волны (период колебания, длину волны, скорость распространения), если расстояния между 1 и 4 гребнями волн составляет 9 метров, а мимо наблюдателя за 10 секунд проходят 5 гребней волн.

Задача 5

Поплавок удочки рыбака за 40 секунд сделал 20 колебаний, а расстояние между соседними гребнями волн составило 2 метра. Какова была скорость распространения волны?

Задача 6

С лодки в воду бросили камень. По воде пошли круги-волны. Расстояние между соседними гребнями волн составило 1 метр, а время за которое волна дошла до берега — 1 минута. Причем волны накатывались на берег с интервалом в 2 секунды. На каком расстоянии от берега бросили камень?

Задача 7

За время полета 30 секунд муха делает 15000 взмахов крыльями, а период колебания крыла комара составляет 1,6 миллисекунд. Во сколько раз отличаются частоты колебаний крыльев мухи и комара?

4) волны, классическое уравнение движения / Хабр

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Вернёмся к уравнению колебаний шара на пружине

В

цикла мы сначала вывели формулу для колебательного движения шара

А затем нашли уравнение движения, для которого эта формула была решением

Здесь

• d

z/dt

обозначает изменение по времени изменения по времени z(t).

• K – сила пружины, М – масса шара, z

— равновесное положение.

• ν = √ K/M / 2π

Ключевым шагом для получения последнего уравнения частоты, выраженной через К и М был подсчёт d²z/dt² для колебательного движения шара z(t) = z₀ + A cos [ 2 π ν t ]. Мы нашли, что

Уравнение движения волн

Теперь мы хотим сделать то же самое для волн. Мы нашли формулу для формы и движения волны, колеблющейся как в пространстве, так и во времени.

Среди решений какого уравнения движения есть такая формула? Можно представить себе ответ. Очевидно, в него входят:

1. d²Z/dt², изменение по времени изменения по времени Z(x,t).
2. d²Z/dx², изменение в пространстве изменения в пространстве Z(x,t).

Естественным образом мы можем догадаться, что уравнение должно выглядеть как-то так:

Где C

, C

и C

– константы. Отмечу, что если Где C

= 1, C

= 0, а C

= -K/M, вы вернёмся к уравнению колебания шара на пружине. Какие же это константы в нашем случае?

Мы всегда можем положить C_t = 1. Если бы вы захотели, допустим, положить C_t = 5, я бы просто попросил вас разделить всё уравнение на 5, что и дало бы вам эквивалент варианта, в котором C_t = 1, просто с другими значениями остальных констант.

После этого оказывается, что значения C_x и C₀ оказываются разными в различных физических системах. Мы изучим два разных класса волн, отличающихся разными константами.

У обеих классов C_x будет отрицательным, (здесь c_w обозначает скорость перемещения высокочастотных волн).

Различаться эти классы будут тем, что у первого класса, Класс 1, C₀ будет отрицательным, и будет равняться –(2 π μ)2, а у второго, Класс 0, C₀ будет равно нулю.

Исследуем теперь свойства волн двух этих классов уравнений. Но до этого нужно провести ещё одно вычисление, которое мы уже делали ранее.

Быстрый подсчёт

Для нашей бесконечной волны

Нам нужно будет знать d

Z/dt

и d

Z/dx

. В предыдущей статье мы уже показали, что для шара на пружине, движущегося согласно z(t) = z

+ A cos [ 2 π ν t ], получается, что

. Изменение по времени даёт нам множитель 2 π ν, а изменение по времени изменения по времени даёт нам два множителя. Кроме того, тут есть общий знак минуса. Поэтому вас не удивит, что:

•
•

Каждое изменение по времени даёт нам множитель ν = 1/T (чем больше период, тем медленнее идёт изменение по времени), а каждое изменение в пространстве даёт нам множитель 1/λ (чем длиннее волна, тем медленнее изменение в пространстве).

Доказательство

Для бесконечной волны у нас есть основное уравнение

И мы хотим показать, что

Несколько фактов:

• Z – Z₀ = A cos (2π [ν t – x/λ]) (просто в основном уравнении перенесли Z₀ в левую часть)
• Поскольку Z₀ — константа, не зависящая от времени и пространства, dZ₀/dt = 0 and dZ₀/dx = 0.
• d(cos t)/dt = – sin t, и d(sin t)/dt = + cos t
• d(F[a t +b x])/dt = a d(F[a t +b x])/d(a t+ b x), где a и b – константы, а F – любая функция от (a t + b x).
• d[A f(t)]/dt = A d[f(t)]/dt, где f(t) – любая функция от t, а A — константа

Всё вместе это означает, что:

и

Поскольку основная формула для волны не изменится при замене (ν t) на (-x/λ), вычисление d

Z/dx

не отличается от вычисления d

Z/dt

, просто вместо d/dt, дающего множитель (2π ν), у нас будет d/dx, дающий множитель (- 2π/λ). Но, поскольку в ответе есть два таких множителя, мы просто заменим (2π ν)

на (- 2π/λ)

= (+2π/λ)

; минус значения не имеет (общий минус в сложении остаётся). Как нам и требовалось доказать,

Мелкий шрифт: все указанные выше производные на самом деле являются частными производными.

Класс 0: волны любой частоты и равных скоростей

В этом классе волн уравнение движения будет таким:

Подключив формулу Z(x,t) для бесконечной волны и используя только что сделанные нами подсчёты, мы находим, что:

Поделим уравнение на

, мы получим

Поскольку частоты, скорости и длины волн положительные, можно извлечь корень и получить

ν = c_w/λ, или, если хотите, λ = c_w/ν = c_w T

Из этой формулы мы узнаём, что:

• Изначально у нашей волны, так, как мы её записали, могла быть любая частота и любая длина волны. Но уравнение движения заставляет их зависеть друг от друга. Для волн класса 0 можно выбрать любую частоту, но после этого длина волны определяется через λ = c_w/ν.
• Все волны класса 0, вне зависимости от частоты, перемещаются со скоростью c_w. Это следует из формулы λ = c_w T и рис. 3 предыдущей статьи. Понаблюдайте, как волна проходит один цикл колебаний за время одного периода Т. Что происходит? Волна выглядит точно так же после Т, но каждый гребень сместился туда, где был его сосед – на расстояние λ. Это значит, что гребень передвигается на расстояние λ за время Т – одна длина волны за один период колебаний – и значит, что гребни движутся со скоростью λ / T = c_w. Это верно для всех частот и их периодов, и всех длин волн!
• Как и в случае с шаром на пружине, амплитуда А этих волн может быть любой, сколь угодно большой или малой. И это так для всех частот.

Класс 1: волны с частотой больше минимальной, с разными скоростями

Для этого класса волн наше уравнение движение будет таким:

Подставив формулу Z(x,t) для бесконечной волны и использовав быстрое вычисление, указанное выше, мы найдём, что

Поделив уравнение на

, мы получим

Поскольку частоты, скорости и длины волн положительные, мы можем извлечь квадратный корень и получить

Напомню, что y

— это то же самое, что √y.

Эта формула сильно отличается от формулы для волн класса 0, как и последствия её применения.

Во-первых, уравнение движения говорит о наличии минимально допустимой частоты. Поскольку (cw/λ) ² всегда положительно,

Чтобы приблизиться к ν = μ, необходимо увеличивать λ. Для очень больших длин волн частота приближается к μ, но меньше её стать не может. Для волн класса 0 это было не так. У них было ν = cw / λ, так что для них, чем больше вы делаете λ, тем сильнее ν приближается к нулю. Для волн класса 1 возможно любое значение ν, большее μ.

Во-вторых, мы нашли доказательство того, что у всех волн класса 0 скорость одинакова, но он не работает для волн класса 1. Единственный вариант, в котором он может сработать, если взять ν очень сильно больше, чем μ; для этого нам нужно сделать λ очень маленьким (и, соответственно, 1/ λ очень большим). В этом случае

То есть, на очень больших частотах и малых длинах волн у волн класса 1 будет примерно такое же соотношение между частотой и длиной волны, как у волн класса 0, поэтому по тем же причинам, что и волны класса 0, такие волны будут перемещаться со скоростью, (примерно) равной cw.

Что верно для волн обоих классов, так это то, что амплитуда А может быть любой, сколь угодно малой или большой, и не зависит от частоты.

Рис. 1. Для волн класса 0 и 1 уравнение движение даёт взаимосвязь между частотой, или периодом, и длиной волны, или 1/длину волны. На каждом из графиков показана взаимосвязь этих величин в зависимости от уравнения движения. Три графика показывают одно и то же, но построены они на разных переменных. Голубые линии относятся к волнам класса 0. Красные обозначают волны класса 1, скорость которых получается такой же на очень высоких частотах и малых длинах волн, когда они совпадают с голубыми линиями. Но на минимальной частоте μ (и с максимальным периодом 1/μ), обозначенных зелёным, две кривые расходятся при увеличении длин волн.

Мелкий шрифт: возможно, вы заметили, что я немножечко схитрил. Я не подсчитывал скорость волн класса 1. Дело в том, что здесь притаился очень хитрый подвох. У волн класса 0 я подсчитывал их скорость, следя за перемещениями гребней. Это работает потому, что в классе 0 волны всех частот перемещаются на одной скорости. Но у класса 1, или у любого другого, где волны разной частоты перемещаются с разной скоростью, скорость реальной волны не задаётся скоростью перемещения её гребней! Оказывается, что гребни движутся быстрее, чем cw, но скорость волны получается меньше, чем cw. Чтобы это понять, необходимо использовать весьма неочевидную логику и разницу между «групповой» и «фазовой» скоростью. Я пока обойду этот подвох; просто хотел обратить ваше внимание на его существование, чтобы вы не получили неправильное представление.

Финальные комментарии по поводу классических волн

Можно найти много знакомых примеров волн класса 0, включая звук в воздухе, воде или металле (где cw – скорость звуковых волн в материале), свет, и другие электромагнитные волны (где cw = с в вакууме), и волны на верёвках или струнах, как на рис. 2 в предыдущей статье. Поэтому волнам класса 0 обучают в начальных курсах физики. Не могу привести примера волн класса 1 в обычной жизни, но вскоре мы увидим, что эти волны так же важны для Вселенной.

У нас есть удобная формула E = 2 π² ν² A² M для энергии шара массы М на пружине. Формулы для других осцилляторов зависят от их природы, но их форма примерно такая же. Но в случае волн мы не упоминали их энергию. В частности из-за того, что мы для упрощения математики изучали волны с бесконечным числом гребней. Интуитивно понятно, что какая-то энергия должна храниться в движении и форме каждого гребня и впадины, и с бесконечным количеством гребней и впадин количество энергии в волне будет бесконечным. Это можно обойти двумя путями. Точные формулы зависят от типа волны, но давайте рассмотрим волны класса 0 на верёвке.

• Количество энергии на одну длину волны (хранящееся в промежутке между точкой x и точкой x + λ), конечно, и равно 2 π² ν² A² M_λ, где M_λ — масса отрезка верёвки длиной λ.
• В реальности волны не бывают бесконечными. Как импульс из нескольких гребней и впадин, показанный на рис. 2 в прошлой статье, любая волна будет конечной, у неё будет конечное количество гребней и впадин. Если она протянется на длину L, то есть, у неё будет L/λ гребней, тогда переносимая ей энергия будет равнятся 2 π² ν² A² M_L, где M_L — масса отрезка верёвки длиной L. Это просто L/λ, умноженное на энергию на одну длину волны.

Для волн, распространяющихся не по верёвкам, детали уравнений будут отличаться, но энергия на одну длину волны простой колебательной системы всегда будет пропорциональной ν² A².

В классе 1 существует очень интересная волна, которой не бывает в классе 0. Это случай, когда ν = μ, минимальному значению, а λ = бесконечности. В этом случае волна принимает вид

Эта волна не зависит от x в любое время, то есть Z(x,t) будет константой по всему пространству, а Z колеблется во времени точно так, как шар на пружине с частотой μ. Такая стационарная волна, показанная на рис. 2, окажется очень важной в дальнейших рассуждениях.

Рис. 2

Квантовые волны

Для шара на пружине разница между классической и квантовой системой была в том, что в первом случае амплитуда могла принимать произвольные значения, как и энергия, а в квантовом случае амплитуда и энергия квантовались. Для любой похожей колебательной системы это работает таким же образом. Возможно, мы можем догадаться, что это выполняется и для волн…

7. Колебания, волны — Физика62

1.1. Физические термины и классификация колебаний, волн

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, x₀). СИ: [x₀]=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 секундe (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 2π секунд (ω₀). СИ: [ω₀]=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 2π рад.: ω=2π/T, где T — время одного оборота. Формулы для циклической частоты точно такая же, поэтому ω₀=2π/T=2πν=2πN/t, если подставить 2π вместо t, то слагаемые 2π/2π сокращаются и получается, что ω₀=N за t=2π (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*10⁸м/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.

1.2. Формулы для колебаний и волн

2.

Доплеровский сдвиг: определение и формулы — видео и расшифровка урока

Уравнение эффекта Доплера

Однако эффект Доплера не является полностью теоретическим. Мы можем использовать уравнение эффекта Доплера для расчета скорости источника и наблюдателя, исходной частоты звуковых волн и наблюдаемой частоты звуковых волн.

Использование уравнения в различных сценариях

Хотя существует только одно уравнение эффекта Доплера, оно изменяется в различных ситуациях в зависимости от скорости наблюдателя или источника звука.Давайте посмотрим, как мы можем применить уравнение эффекта Доплера в различных ситуациях.

Примените уравнение

1. Источник движется к наблюдателю в состоянии покоя

Представьте снова нашу машину скорой помощи. В этом сценарии вы стоите на месте, а скорая помощь движется к вам. Вернемся к нашему уравнению. Скорость наблюдателя равна нулю, поэтому vo равно нулю. Подставив это в уравнение выше, мы получим уравнение, когда источник движется к неподвижному наблюдателю:

2.

Теперь представьте, что мимо вас проехала скорая помощь. Скорая помощь едет со скоростью 25 м/с, но вы все еще стоите на месте. Частота звука, издаваемого машиной скорой помощи, составляет 1000 Гц, а звуковые волны распространяются со скоростью 343 м/с. Поскольку ваша скорость равна нулю, мы можем снова исключить vo из уравнения. Но на этот раз машина скорой помощи удаляется от вас, поэтому ее скорость отрицательна, чтобы указать направление. Вставка наших чисел в уравнение дает нам:

Частота, воспринимаемая наблюдателем, меньше фактической частоты, излучаемой сиреной, как мы и ожидаем от эффекта Доплера.

3. Наблюдатель движется к стационарному источнику

Теперь представьте, что вы едете в машине на шумную вечеринку. Когда вы приближаетесь к динамикам, звуковые волны сближаются, а частота увеличивается. В этом случае вы двигаетесь, а источник нет. Итак, vs будет равно нулю, и мы получим следующее уравнение:

4.Наблюдатель, удаляющийся от стационарного источника

Вы минуете шумную вечеринку и отправитесь в более спокойную обстановку. Теперь вы удаляетесь от звуковых волн, и частота уменьшается. Итак, поскольку вы уходите, ваша скорость становится отрицательной. Итак, вместо прибавления vo мы теперь вычитаем, так как vo отрицательно.

5.И Наблюдатель, и Источник движутся навстречу друг другу

Теперь представьте себе движение по шоссе. Вы движетесь вперед со скоростью 30 м/с, а полицейская машина мчится по противоположной стороне шоссе к вам со скоростью 40 м/с. Поскольку источник движется к вам, его скорость положительна. Вы тоже движетесь к ней, так что ваша скорость тоже положительна. Скорость излучаемых звуковых волн составляет 343 м/с, а частота — 900 Гц. Итак, какова воспринимаемая вами частота?

Подставляя наши переменные, мы получаем 1108 Гц, более высокую воспринимаемую частоту, поскольку звуковые волны сжимаются.

6. Наблюдатель и источник удаляются друг от друга

Теперь вы и полицейская машина пересеклись и находитесь на противоположных траекториях. Поскольку вы оба удаляетесь друг от друга, воспринимаемая частота должна быть меньше, чем излучаемая автомобилем. Поскольку теперь вы оба удаляетесь, обе ваши скорости отрицательны.

7.Наблюдатель, движущийся к источнику, удаляющемуся

Теперь скорая помощь начинает преследовать полицейскую машину со скоростью 35 м/с. Врач скорой помощи, управляющий машиной скорой помощи, является наблюдателем, а полицейская машина — источником. Поскольку наблюдатель движется к источнику, скорость положительна. Источник удаляется, так что скорость отрицательна. Снова подставив наши числа в первое уравнение эффекта Доплера, мы получим:

8.Источник движется к удаляющемуся наблюдателю

Теперь представьте, что машина скорой помощи проезжает мимо полицейской машины. Источник, полицейская машина, теперь движется к машине скорой помощи, поэтому ее скорость положительна. Наблюдатель, скорая помощь, удаляется от источника, поэтому его скорость отрицательна. Используя наше уравнение эффекта Доплера, мы получаем:

Резюме урока:

Эффект Доплера — это сдвиг частоты звуковых волн из-за движения наблюдателя, источника или того и другого.Когда один объект удаляется от другого, их скорость отрицательна, а когда они движутся навстречу друг другу, скорость положительна. Используя основное уравнение для эффекта Доплера, мы можем рассчитать наблюдаемую частоту звука в любом количестве ситуаций. Вот снова это уравнение:

Что такое электромагнитные волны — определения, примечания, формулы, уравнения и книги

Волна — это не что иное, как образец возмущения, которое распространяется и несет с собой энергию. Вы можете создать волну на веревке, перемещая один конец веревки вверх и вниз. Волне, создаваемой на веревке, нужна среда для распространения, и здесь средой является сама веревка. Этот тип волн известен как механические волны. Но в случае электромагнитных волн им не нужна среда для распространения. Электромагнитные волны — это волны, возникающие в результате вариаций электрического поля и магнитного поля. Или мы можем сказать, что электромагнитные волны есть не что иное, как изменяющиеся магнитные и электрические поля.Известно также, что электромагнитные волны являются решениями уравнений Максвелла. А уравнения Максвелла являются фундаментальными уравнениями электродинамики. Электромагнитные волны могут передавать энергию и проходить через вакуум. световые волны являются примерами электромагнитных волн. Обычно электромагнитные волны изображаются синусоидальным графиком.

Как показано на рисунке Электромагнитные волны состоят из переменных во времени электрического и магнитного полей, и они перпендикулярны друг другу И эти оба поля также перпендикулярны направлению распространения волн. И из-за этого Электромагнитные волны имеют поперечный характер.

Электромагнитные волны — одна из самых важных глав современной физики при подготовке ко всем конкурсным экзаменам, потому что она помогает понять важные свойства электромагнитных волн. Эта глава также поможет вам понять различные типы электромагнитных волн и их применение. Это простая для понимания и высоко оцениваемая тема. Иногда Концепция электромагнитных волн и другие разделы физики смешиваются с разными вопросами, которые задают на различных конкурсных экзаменах.

Crack JEE 2021 с онлайн-программой подготовки к JEE/NEET

Итак, мы шаг за шагом обсудим важные темы этой главы, а затем сделаем обзор этой главы. Тогда мы поймем важные формулы из этой главы. Запоминание этих формул повысит вашу скорость при решении вопросов.

• Электромагнитные волны и их характеристики. Поперечный характер электромагнитных волн.

• Электромагнитный спектр (микроволны, инфракрасные, видимые, радиоволны, рентгеновские лучи, ультрафиолетовые, гамма-лучи). Применение э.м. волны.

В главе «Электромагнитные волны» мы изучим электромагнитные волны, их все важные свойства, их типы и области их применения. Так мы узнаем о

• Уравнения Максвелла- Поскольку электромагнитные волны также являются решениями уравнений Максвелла.Поэтому важно узнать о них. Джеймс С. Максвелл заметил непоследовательность в законе Ампера и асимметрию в законах электромагнетизма. Таким образом, он представил некоторые предложения в этих законах. Например, он предложил идею тока смещения, чтобы устранить это противоречие в законе Ампера. Таким образом, он представил модифицированную версию этих законов с помощью уравнений Максвелла, которые приведены ниже.

1. Первое уравнение Максвелла — Закон Гаусса для электростатики

2. Второе уравнение Максвелла: закон Гаусса в магнетизме

3. 3-е уравнение Максвелла-закон Фарадея

4. 4-е уравнение Максвелла-закон Ампера

1. Эти волны не требуют среды для распространения и имеют поперечный характер.

2. Эти волны распространяются в пространстве со скоростью света в вакууме.

3. Волна, имеющая более высокую частоту, будет иметь более высокую энергию, связанную с ней.

4. Может использоваться для переноса информации.

5. Он движется по прямой.

6. Его можно разделить и рекомбинировать для формирования интерференционной/дифракционной картины.

7. Может отражаться или преломляться.

Одним из очень важных типов электромагнитных волн являются синусоидальные плоские волны. Все электромагнитные волны можно рассматривать как линейную суперпозицию синусоидальных плоских волн, распространяющихся в произвольных направлениях.

Например- Плоская волна, распространяющаяся в направлении x, имеет форму

А если E находится в плоскости y-z, то 

Где  E – электрическое поле при (x,t)

— Амплитуда электрического поля

= Угловая частота

c = скорость света в вакууме

Точно так же B находится в плоскости y-z

Где B = магнитное поле при (x,t)

 = Амплитуда магнитного поля

Вы узнаете о некоторой физической величине, приведенной ниже-

1. Интенсивность электромагнитной волны

2. Импульс электромагнитной волны

3. Плотность энергии электромагнитной волны

4. Длина волны электромагнитной волны

5. Частота электромагнитной волны

В зависимости от диапазона частоты волны существуют различные типы электромагнитной волны. И эти волны имеют различное применение в нашей повседневной жизни. Ниже приведены некоторые типы электромагнитной волны

1. γ — луч (гамма-луч) — полезен при обнаружении дефектов, трещин, дефектов, отверстий в металлах.

2. Рентгеновские лучи — полезны при рентгенотерапии.

3. Ультрафиолетовое излучение — помогает в изучении молекулярной структуры.

4. Инфракрасные волны — помогают фотографировать в тумане или дыму

5. Микроволны — используются в радио- и телекоммуникациях.

 E находится в плоскости y-z

B находится в плоскости y-z

• Ток смещения Максвелла-

• Закон Гаусса для электричества-

• Закон Гаусса для магнетизма-

• Связь между     и  —

• Плотность энергии ЭМ волны-

• Интенсивность электромагнитной волны-

• Во-первых, вы должны хорошо разбираться в концепциях электромагнитных волн, а также уметь применять их во время вступительного экзамена или при решении вопросов.
• Пожалуйста, постарайтесь понять каждое понятие из этой главы с помощью теории, вопросов с решениями и видеолекций по каждому важному понятию.
• Для каждой концепции отработайте достаточное количество задач, чтобы у вас было полное понимание концепции.
• Решите все вопросы дома с должной концентрацией и попробуйте сделать все расчеты самостоятельно, не видя сначала решения.
• При решении задач волнового уравнения необходимо также учитывать направление соответствующих векторов.
• Пожалуйста, хорошо разбирайтесь в спектре электромагнитных волн и применении различных электромагнитных волн.
• Вспомните все формулы Энергии, импульса, частоты Электромагнитных волн. Это поможет вам при решении вопросов.

• Составьте план подготовки к этой главе и придерживайтесь расписания.
• Ставьте умные и реалистичные цели и старайтесь их достичь.

• Сначала изучите концепцию, а затем начинайте решать вопросы. Не задавайте вопросы напрямую, не зная концепции.
• Формулы из этой главы очень важны с точки зрения конкурсного экзамена. Поэтому, пожалуйста, запомните их и решите множество вопросов на основе этих формул.
• Решить вопрос предыдущего года различных экзаменов из этой главы.
• Используйте умные методы для решения вопросов.

Для  Электромагнитных волн понятий главы в NCERT достаточно, но вам придется практиковать множество вопросов, включая вопросы предыдущего года, и вы можете следовать другим стандартным книгам, доступным для подготовки к конкурсным экзаменам, таким как Concepts of Physics (HC Verma) и Understanding Physics by DC Pandey. (Арихант Публикации).

Интенсивность – Гиперучебник по физике

Обсуждение

интенсивность против.

Амплитуда звуковой волны может быть количественно определена несколькими способами, каждый из которых является мерой максимального изменения величины, которое происходит, когда волна распространяется через некоторую область среды.

• Амплитуды, связанные с изменением кинематических величин частиц, составляющих среду
  • Амплитуда смещения представляет собой максимальное изменение положения.
  • Амплитуда скорости — это максимальное изменение скорости.
  • Амплитуда ускорения — это максимальное изменение ускорения.
• Амплитуды, связанные с изменением объемных свойств сколь угодно малых участков среды
  • Амплитуда давления представляет собой максимальное изменение давления (максимальное манометрическое давление).
  • Амплитуда плотности — это максимальное изменение плотности.

Измерение смещения может оказаться невозможным. Для типичных звуковых волн максимальное смещение молекул в воздухе всего в сто или тысячу раз больше, чем сами молекулы — да и какие вообще существуют технологии для отслеживания отдельных молекул? Изменения скорости и ускорения, вызванные звуковой волной, одинаково трудно измерить в частицах, составляющих среду.

Колебания плотности ничтожны и недолговечны. Период звуковой волны обычно измеряется в миллисекундах. Есть некоторые оптические методы, которые позволяют изобразить сильные сжатия и разрежения, связанные с ударными волнами в воздухе, но это не те звуки, с которыми мы сталкиваемся в нашей повседневной жизни.

Колебания давления, вызванные звуковыми волнами, гораздо легче измерить. Животные (включая людей) уже несколько сотен миллионов лет делают это с помощью устройств, называемых ушами.Люди уже около сотни лет делают это с помощью электромеханических устройств, называемых микрофонами. Все типы амплитуд в равной степени подходят для математического описания звуковых волн, но амплитуды давления — это то, с чем мы, люди, имеем самую тесную связь.

В любом случае, результаты таких измерений редко публикуются. Вместо этого измерения амплитуды почти всегда используются в качестве исходных данных в некоторых вычислениях. Когда это делается электронной схемой (например, схемой в телефоне, которая подключается к микрофону), результирующее значение называется интенсивностью. Когда это делается нейронной цепью (например, цепью в вашем мозгу, которая связана с вашими ушами), результирующее ощущение называется громкостью.

Интенсивность звуковой волны представляет собой комбинацию ее скорости и плотности передачи энергии. Это объективная величина, связанная с волной. Громкость — это реакция восприятия на физическое свойство интенсивности. Это субъективное качество, связанное с волной, и оно немного сложнее. Как правило, чем больше амплитуда, тем больше интенсивность, тем громче звук.Звуковые волны с большой амплитудой называются «громкими». Звуковые волны с малой амплитудой называются «тихими» или «мягкими». Слово «низкий» иногда также используется для обозначения тихого, но этого следует избегать. Используйте «low» для описания звуков низкой частоты. Громкость будет рассмотрена в конце этого раздела, после определения термина «уровень» и его единицы децибел.

По определению, интенсивность ( I ) любой волны представляет собой усредненную по времени мощность (⟨ P ⟩), которую она передает на единицу площади ( A ) через некоторую область пространства. Традиционный способ указать усредненное по времени значение переменной величины — заключить его в угловые скобки (⟨⟩). Они похожи на символы «больше» и «меньше», но они выше и менее заострены. Это дает нам уравнение, которое выглядит так…

Единицей мощности в СИ является ватт, единицей площади в СИ является квадратный метр, поэтому единицей интенсивности в СИ является ватт на квадратный метр — единица, не имеющая специального названия.

интенсивность и смещение

Для простых механических волн, таких как звук, интенсивность связана с плотностью среды и скоростью, частотой и амплитудой волны.Это можно показать длинным ужасным расчетом. Если вам не нравится смотреть, как делают колбасу внизу, переходите к уравнению прямо перед ярким столом.

Начните с определения интенсивности. Замените мощность энергией (как кинетической, так и упругой) с течением времени (один период для удобства).

Поскольку кинетическая и упругая энергии всегда положительны, мы можем разделить усредненную по времени часть на две части.

Механические волны в сплошной среде можно рассматривать как бесконечный набор бесконечно малых связанных гармонических осцилляторов. Маленькие массы соединены с другими маленькими массами маленькими пружинками, насколько хватает глаз. В среднем половина энергии простого гармонического осциллятора приходится на кинетическую, а половина на упругую. Тогда усредненная по времени полная энергия либо удваивает среднюю кинетическую энергию, либо удваивает среднюю потенциальную энергию.

Давайте поработаем над кинетической энергией и посмотрим, куда она нас приведет.Он состоит из двух важных частей — массы и скорости.

К  = ½ мв ²

Частицы в продольной волне смещаются из положения равновесия функцией, которая колеблется во времени и пространстве. Используйте для этого одномерное волновое уравнение.

где…

Возьмите производную по времени, чтобы получить скорость частиц в среде (а не скорость волны в среде).

Затем возведите его в квадрат.

На массу. Плотность, умноженная на объем, равна массе. Объем материала, который нас интересует, представляет собой коробку, площадь которой представляет собой поверхность, по которой распространяется волна, а длина — расстояние, которое проходит волна.За один период волна будет двигаться вперед на одну длину волны (λ).

м  = ρ В  = ρ А λ

В объеме, охватываемом одной длиной волны, все частицы материи движутся с разными скоростями. Исчисление необходимо для объединения множества различных значений в одно интегрированное значение. Здесь мы имеем дело с периодической системой, которая повторяется снова и снова. Мы можем начать наш расчет в любое время, если мы закончим на один цикл позже.Для удобства выберем время равным нулю — началу синусоидальной волны.

Очистить константы.