ΜΕΛΕΤΗ ΚΥΜΑΤΩΝ Εργαστηριακή Άσκηση 9 από τον Εργαστηριακό Οδηγό Φυσικής Γ′ Γυμνασίου και το αντίστοιχο Τετράδιο Εργασιών των Ν. Αντωνίου, Π. Δημητριάδη, Κ. Καμπούρη, Κ. Παπαμιχάλη, Λ. Παπατσίμπα
Χρονόμετρο ψηφιακό ΓΕ Ελατήρια κυματισμών ΤΑ Απαιτούμενα όργανα και υλικά Μετροταινία ΓΕ ΜΕΛΕΤΗ ΚΥΜΑΤΩΝ
Π ΕΊΡΑΜΑ 1: Εγκάρσια και διαμήκη κύματα Σε αυτή την εργαστηριακή άσκηση με τη βοήθεια ελατηρίου κυματισμών θα παρατηρήσουμε και θα διακρίνουμε μεταξύ τους τα εγκάρσια και τα διαμήκη κύματα. Θα μετρήσουμε την περίοδο και το μήκος κύματος. Τέλος θα μελετήσουμε πώς μπορούμε να μεταβάλλουμε τα χαρακτηριστικά φυσικά μεγέθη του κύματος και να βρούμε σχέσεις μεταξύ αυτών των μεγεθών και των αιτίων που προ- καλούν τις μεταβολές τους. όπου: υ η ταχύτητα διάδοσης, λ το μήκος κύματος και f η συχνότητα. Εξίσωση κύματος: υ=λ∙f
Π ΕΊΡΑΜΑ 1: Εγκάρσια και διαμήκη κύματα Τοποθέτησε στο πάτωμα του εργαστηρίου το ελατήριο. Κράτησε εσύ το ένα άκρο και ένας συμμαθητής σου το άλλο, έτσι ώστε το μήκος του ελατηρίου L να είναι 3,5 m Βήμα 1. Τοποθέτησε στο πάτωμα του εργαστηρίου το ελατήριο. Κράτησε εσύ το ένα άκρο και ένας συμμαθητής σου το άλλο, έτσι ώστε το μήκος του ελατηρίου L να είναι 3,5 m. Απομάκρυνε το ένα άκρο του ελατηρίου περίπου κατά 15 cm από τη θέση ισορροπίας του και επανάφερέ το απότομα στην αρχική θέση του. Παρατήρησε την κίνηση του παλμού (διαταραχής) που δημιούργησες κατά μήκος του ελατηρίου. Βήμα 2. Απομάκρυνε το ένα άκρο του ελατηρίου περίπου κατά 15 cm από τη θέση ισορροπίας του και επανάφερέ το απότομα στην αρχική θέση του. Παρατήρησε την κίνηση του παλμού (διαταραχής) που δημιούργησες κατά μήκος του ελατηρίου. Δέσε μια κόκκινη κλωστή σε μια σπείρα του ελατηρίου. Επανάλαβε το βήμα 2. Παρατήρησε την κίνηση του σημείου με την κλωστή. Βήμα 3. Δέσε μια κόκκινη κλωστή σε μια σπείρα του ελατηρίου. Επανάλαβε το βήμα 2. Παρατήρησε την κίνηση του σημείου με την κλωστή.
Π ΕΊΡΑΜΑ 1: Εγκάρσια και διαμήκη κύματα Συσπείρωσε τις πέντε πρώτες σπείρες του ελατηρίου με το χέρι σου και άφησέ τις ελεύθερες. Παρατήρησε τον τρόπο κίνησης των σπειρών του ελατηρίου και συμπλήρωσε την ερώτηση 3 του φύλλου εργασίας.
ΕΚΦΕ Καρδίτσας Νόμος αντίστασης συρμάτινου αγωγού ΜΕΛΕΤΗ ΚΥΜΑΤΩΝ Θα χρειαστούν 2 άτομα να κρατάνε το ελατήριο στις 2 άκρες. Τεντώνουμε με τη το ελατήριο, ώστε το μήκος του να είναι 3,5 m. Ο ένας πρέπει να κρατά την μια άκρη του ελατηρίου σταθερή. Δημιουργούμε ένα παλμό, όπως στο βήμα 2 της πειραματικής διαδικασίας. Παρατήρησε ότι ο παλμός φθάνει μέχρι το άλλο άκρο του ελατηρίου, ανακλάται, επιστρέφει στο χέρι σου κ.ο.κ. Μέτρησε το χρόνο που χρειάζεται για να φθάσει ο παλμός για πέμπτη φορά στο χέρι σου. Σε αυτή την περίπτωση ο παλμός έχει διανύσει μετατόπιση 10 L, όπου L το μήκος του ελατηρίου. Συμπλήρωσε το πρώτο κελί της δεύτερης στήλης του πίνακα 1. Επανάλαβε την ίδια διαδικασία για κάθε μήκος ελατηρίου που αναγράφεται στην πρώτη στήλη του πίνακα 1 και συμπλήρωσε τον πίνακα 1.
ΜΕΛΕΤΗ ΚΥΜΑΤΩΝ Συμπλήρωση: 1. Παρατηρώ ότι η διαταραχή (παλμός) που δημιουργήθηκε από την κίνηση του χεριού μας διαδίδεται: ……………………………………………………….. 2. Κάθε σημείο του ελατηρίου κινείται ………………….. στη διεύθυνση που κινείται η διαταραχή (διεύθυνση διάδοσης του κύματος). Στα ελατήρια διαδίδεται ένα …………………………… κύμα 3. Παρατηρούμε ότι η διαταραχή που δημιουργείται με τη συσπείρωση των σπειρών του ελατηρίου διαδίδεται ……………….. …………………………. του ελατηρίου. 4. Το κύμα όταν ταξιδεύει μεταφέρει ………………. Κατά μήκος του ελατηρίου κάθετα σε σχέση με την κίνηση του χεριού. κάθετα μηχανικό κατά μήκος ενέργεια
ΜΕΛΕΤΗ ΚΥΜΑΤΩΝ ΠΙΝΑΚΑΣ 1 Μήκος ελατηρίου L (m) Χρόνος διάδοσης της διαταραχή σε απόσταση 10L (s) Ταχύτητα διάδοσης υ (m/sec) 3,5 4,5 5,0 5,5 6,0