Pytania

Podaj po jednym przykładzie fali poprzecznej i fali podłużnej. Jaki jest kierunek rozchodzenia się fali, a jaki drgań ośrodka w każdym z podanych przykładów?

Wyjaśnij różnicę między prędkością rozchodzenia się fali a częstotliwością fali mechanicznej. Która z tych wielkości wpływa na długość fali i w jaki sposób?

Rozważ falę wytworzoną na sprężynie poruszanej ręką w górę i w dół. Czy długość takiej fali zależy od drogi, którą pokonuje ręka?

Fala elektromagnetyczna, przykładowo światło, nie wymaga ośrodka. Czy jesteś w stanie podać przykład potwierdzający to stwierdzenie?

Gdybyś poruszał końcem naprężonej sprężyny w górę i w dół z częstotliwością f, mógłbyś utworzyć sinusoidalną falę poprzeczną wzdłuż sprężyny. Czy liczba falowa zależy od częstotliwości, z jaką potrząsałbyś sprężyną?

W tym rozdziale rozważaliśmy fale, których prędkość jest stała. Czy dla ośrodka można mówić o przyspieszeniu?

Ile razy wzrośnie prędkość fali na strunie, jeżeli naprężenie struny zwiększy się czterokrotnie?

Struny gitary mają różne liniowe gęstości masy. Jeśli strunę o niższej gęstości i strunę o wyższej gęstości poddamy tym samym naprężeniom, to wzdłuż której z nich powstanie fala o większej prędkości?

Linie trakcji elektrycznej rozmieszczone pomiędzy dwoma słupami czasami ulegają zerwaniu na skutek silnych podmuchów wiatru. Prędkość fali na takiej linii zależy od jej naprężenia. Co jest jego źródłem?

Rozważ naprężoną strunę o stałej liniowej gęstości masy. Siła zewnętrzna powoduje powstanie na niej fali o znanej częstości kołowej i amplitudzie. Jeśli częstotliwość siły zewnętrznej zmniejszy się o połowę, to jak zmieni się uśredniona w czasie moc przenoszona przez tę falę?

W przypadku poprzecznej fali ruch struny zachodzi w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku rozchodzenia się fali. Jak to możliwe, że energia jest przenoszona wzdłuż struny?

Natężenie fali kulistej zmniejsza się w miarę oddalania się jej od źródła. Jeśli w pobliżu źródła natężenie wynosi $I_0$, to w jakiej odległości od źródła fala będzie miała natężenie 9 razy mniejsze?

Struna o długości 2,00 m i liniowej gęstości masy $\mu =\mathrm{0,006}\text{kg/m}$ jest połączona z końcem struny o długości 2,00 m i liniowej gęstości masy $\mu =\mathrm{0,012}\text{kg/m}$. Koniec struny o wyższej gęstości przytwierdzono do ściany, natomiast swobodny koniec struny o niższej liniowej gęstości masy student trzyma w ręku w taki sposób, by naprężenie obu strun było takie samo. Opisz zjawiska zachodzące na granicy obu strun w przypadku gdy student wytworzył impuls wzdłuż struny.

Wiele zagadnień omawianych w tym rozdziale może mieć zastosowanie do fal innych niż mechaniczne. W elektronice mamy do czynienia z falami przedstawionymi na poniższym rysunku. Taka fala może zostać utworzona przez urządzenie zwane konwerterem analogowo-cyfrowym, które przekształca ciągły sygnał napięcia na sygnał dyskretny. Jaki będzie wynik superpozycji takich dwóch sygnałów?

Producent ciężarówek zauważył, że rozpora silnika przedwcześnie ulega zużyciu. Inżynier ustalił, że wpada ona w rezonans przy pewnych częstotliwościach silnika. Jakie dwie cechy rozpory można zmodyfikować, aby usunąć problem?

Pocieranie palcem brzegu kieliszka z winem może go wprawić w rezonans. Wyjaśnij dlaczego.

Rozważmy falę stojącą, opisaną równaniem $y\left(x,t\right)=\mathrm{4,00}\text{cm}\text{sin}\left(3{\text{m}}^{\mathrm{-1}}x\right)\text{cos}\left(4{\text{s}}^{\mathrm{-1}}t\right).$ Czy w punkcie $x=\mathrm{0,00}\text{m}$ powstaje węzeł czy strzałka? Jeśli fala stojąca jest opisana przez równanie $y\left(x,t\right)=\mathrm{4,00}\text{cm}\text{sin}\left(3{\text{m}}^{\mathrm{-1}}x+\frac{\pi }{2}\right)\text{cos}\left(4{\text{s}}^{\mathrm{-1}}t\right)$, to czy w punkcie $x=\mathrm{0,00}\text{m}$ powstanie węzeł czy strzałka?