Как часто идёт волна: период, частота и длина

Вопрос и прогноз

Равномерно покачивайте один конец верёвки. Если рука повторяет движение чаще, по верёвке идёт больше гребней за секунду. Но число гребней за секунду и расстояние между ними — разные величины. До расчёта решите, какую измеряли бы часами, а какую линейкой.

Слова без пропусков

Колебание — повторяющееся движение около положения равновесия. Период T — время одного полного повторения, единица — секунда. Частота f — число повторений за одну секунду, единица — герц (Гц); f = 1/T. Длина волны λ — расстояние между соседними гребнями в один момент времени, единица — метр. Скорость волны v — расстояние, пройденное фронтом за секунду. Для равномерной волны v = λf.

Разбираем учебный пример

Учебный пример: за 4 с рука делает 8 полных колебаний. Тогда f = 8/4 = 2 Гц, T = 4/8 = 0,5 с. При расстоянии между соседними гребнями 1,5 м скорость фронта v = 1,5 × 2 = 3 м/с. На схеме отмечены гребни x = 0; 1,5; 3 м в один и тот же момент. Не считайте расстояние между гребнями периодом: у них разные единицы.

Проверяем безопасно

Поставьте метку на верёвке или используйте нарисованную волну. Если опыт недоступен, возьмите эти учебные данные и отдельно подпишите «дано». Для реального измерения нужно много повторений и запись общего времени, а не попытка поймать секундомером одно быстрое движение.

Типичная ошибка

Формула v = λf не означает, что при любой смене частоты скорость автоматически растёт. В одной и той же среде скорость часто приблизительно задаётся свойствами среды: тогда меняется длина волны. Условия натяжения верёвки при сравнении сохраняйте одинаковыми.

Опорная схема

Применяем в другой ситуации

Источник делает 6 колебаний за 3 с. Найдите f и T. Если при тех же условиях скорость остаётся 3 м/с, чему равна λ? Ответ проверьте по единицам.

Проверь себя

Закройте текст и объясните новому ученику рисунок слева направо. Назовите наблюдение, учебное допущение и то, чего эти данные не доказывают. Затем решите вопрос переноса без подсказки и проверьте единицы или направление на схеме. Если ответ расходится, вернитесь к первому непонятному слову, а не заучивайте готовую фразу. Устный ответ, чертёж и измерение — разные виды доказательства; подпишите каждый честно.

Страница лабораторного журнала

Добавьте к «Лабораторному журналу моего мира» строку: вопрос → прогноз → что оставили постоянным → что изменили → наблюдение или расчёт → вывод → ограничение. В рисунке поставьте масштаб или укажите «схематично». Если опыт не проводился, запишите «учебный расчёт», а не «мы измерили». Вернитесь к этой записи после следующего урока и отметьте, что стало понятнее.

Следующий урок: Почему звучит линейка и нужен ли звуку воздух?