Kiviõli 1. Keskkool Lained Referaat Juhendaja: õp. Kati Lillemets Kairit Tops 10.klass Varinurme 2011 Sisukord: · Sissejuhatus · Lainete liigid · Ristlained · Pikilaine · Laine liigitamine kuju järgi · Pinnalaine · Ringlaine · Ruumilaine · Difraktsioon · Pildid · Kokkuvõte · Allikad Sissejuhatus Laineks nimetatakse võnkumise levimisprotsessi ruumis. Lained jagunevad ristlaineteks ja pikilaineteks, keskkonna järgi ruumelastsuslaineteks ja kujuelastsuslaineteks. On olemas ka pinnalained, kus häiritud on vedeliku pind, paralleelsete lainepindatega laineid nimetatakse tasalaineteks, Laine on võnkumiste levimine. Lainet põhjustab võnkeallika võnkumine. Kui võnkeallikas võngub harmooniliselt, siis on ka tekkiv laine harmooniline, ehk teisiti öeldes,
Kui heliallikas võngub harmooniliselt, siis on ka tekkiv laine harmooniline. Laine põhitunnuseks on energia edasikandmine. Näiteks helilaine kannab edasi helienergiat. Heli ja teised võnkumised: Heli keha vibreerib nii, et ta kuju muutub, see paneb õhuosakesed tihedalt hõredalt liikuma. Tihi-hõre- korduv muster, levib naabrilt naabrile- see on laine- õhuosakesed pommitavad seina täpne arv kordi ühe ajaühiku jooksul ja seinakuju muutub perioodiliselt. ruutvõrrandi kasutamine ühtlaselt kiirenevate protsesside iseloomustamiseks: ax2 + bx + c = y ax2-kui kiirelt mingi muutus toimub (kuidas toimub) bx-protsessi algkiirus c-algkiirus y-lõppkiirus Minu ratta algkiirus+ ma sõidan ehk mu kiirus muutub + minu lõppvoorus kuhu ma valija jõudsin Kui kiirelt see muutus toimub + mitu marja sekundis muutub + algkogus marju korvis = saan lõppkoguse marju korvis Võnkumiste kirjeldamine matemaatiliselt:
8. LAINED 8.1 Rist- ja pikilained Laineks nimetatakse võnkumise edasikandumist ruumis. Kui elastses keskkonnas mõned osakesed viia tasakaalust välja, hakkavad nad võnkuma. Tekkiva sumbuvvõnkumise käigus muundub osa võnkumisenergiat soojuseks, osa kandub üle naaberosakestele, mis hakkavad samuti võnkuma. Selliselt levib võnkumine keskkonnas osakeselt naaberosakesele. NB! Laine käigus ei kandu edasi mitte keskkond, s.t. molekulid ise, vaid ainult võnkumine! Ristlainetuseks nimetatakse sellist lainetust, mille käigus keskkonnaosakesed võnguvad laine levimissuunaga risti, näiteks lained veepinnal. A z v x -A
Lained Mida nimetatakse laineks Laineks nimetatakse võnkumise levimisprotsessi ruumis. Laine kui häiritus levib keskkonnas lõpliku kiirusega. Kuidas lained jagunevad ? Lained jagunevad ristlaineteks ja pikilaineteks , keskkonna järgi ruumelastuslaineteks ja kujuelastuslaineteks. On olemas ka pinnalained, tasalained ja sfäärilised lained Kõige lihtsamad lained on ühtlases keskkonnas levivad elastuslained Elastsuslaine Elastsuslaine tekib keskkonnas, mille osakesed on püsivas tasakaalus (aatomid kristallvõres, molekulid vedeliku pinnal) juhul, kui mõne(de) osakes(t)e kohalt nihutamine rikub süsteemi tasakaalu. Paigaltnihutatud osakese ja naaberosakeste vahel tekivad sel juhul elastsusjõu tüüpi jõud, mis · sunnivad paigaltnihutatud osakest pöörduma tagasi tasakaaluasendisse; · nihutavad paigalt naaberosakesed. Kuidas lained tekivad
Mis on lained? · Laine on liikumine. · Laine tekib ümbritseva keskkonna häirimisel. · Laine on võnkumiste edasikandumine ruumis. Lainete tekkimine ja levimine · Lained tekivad juhul, kui mingi keha tasakaaluasendist välja viia ja see keha hakkab võnkuma. · Võnkuv keha liigutab selle keskkonna molekule milles ta asub. · Keskkonna molekulid mõjustavad omakorda naabermolekule. · Laineallikast kaugemates punktides toimub võnkumine ajalise nihkega, sest ka aineosakestel on inertsus. Laineperiood Laineperiood aeg, mis kulub valguslainel ühe lainepikkuse läbimiseks. Tähis- T T=1/f, kus T-periood(s-sekund), f- sagedus(Hz- herts) Laine sagedus Laine sagedus mitu võnget teeb laine ajaühikus. Tähis f f=1/T Hz= 1/s Laine kiirus Laine kiirus näitab, kui pika tee läbib laine ajaühikus Tähis v v=f x = 1/T x = /T
Nüüd mõõdetakse kahe laineharja vahelist "kaugust" ajas ja see on täpselt üks periood. Tuletame seose lainepikkuse ja võnkumist iseloomustavate suuruste vahel. Lähtudes lainepikkuse definitsioonist saab öelda, et ühe perioodi jooksul läbib häiritus vahemaa, mis võrdub lainepikkusega. Tõepoolest, kui aeg, mille jooksul punkt teeb täisvõnke, on T, siis ruumis liigub uuritav faas edasi vahemaa võrra. Olgu u häirituse liikumise (laine levimise) kiirus. Siis = uT ja u = f . Kirjeldame lainet matemaatiliselt, st tuletame võrrandi, mille alusel saab arvutada punkti asukoha suvalisel ajahetkel. Konkreetsuse mõttes vaatleme ristlainet xz-tasandil. Võnkumine toimub z-telje sihis, laine liigub x-telje sihis. Otsime lainefunktsiooni z = z(x,t) ehk küsime, kuidas saame arvutada punkti kauguse tasakaaluasendist kaugusel x ajahetkel t. Ruumipunktis x = 0 toimub harmooniline võnkumine. Siin ruumipunktis saame punkti hälbe
1. Võnkumine vahelduva suunaga liikumine tasakaaluasendi ümber. 2. Võnkumisi iseloomustavad suurused: · Hälve võnkuva keha kaugus tasakaaluasendist (X) · Amplituud Suurim kaugus tasakaaluasendist ehk maksimum hälve · Periood ühe täisvõnke kestvus T= · Sagedus Ajaühikus sooritavate täisvõngete arv f= 3. Vaba võnkumine toimub süsteemi siseste jõudude mõjul. Tasakaalu asend vajalik. (nt. niidi otsas asuv raskus) Sundvõnkumine toimub välise jõu mõjul (nt õmblusmasina nõel) 4. Kui eksisteerib jõud, mis takistab võnkumist on tegemist sumbuva võnkumisega. (nt Sumbumatu võnkumine Puudub jõud mid takistaks võnkumist. (nt aineosakeste võnkumine tahkes kehas) 5. Harmooniline võnkumine X= 6
Amplituut- maksimaalne hälve-xm-meeter. Võnkesagedus- näitab võngete arvu ajaühikus-f-võnget/sek või Hz. Võnkeperiood- ajavahemik ühe täisvõnke tegemiseks-T-sek. Seos võnkesageduse ja võnkeperioodi vahel: üksteise pöördväärtused. T=1/f, f=1/T. Võnkumise võrrand- x=xm'sin(2f't). Vabavõnkumine- võnkumine, kus keha tasakaaluasendist välja viimisel tekib jõud, mis tahab teda tasakaaluasendisse tagasi viia nt pendel, vedru. Suundvõnkumine- võnkumine, mis tekib välise, sundiva jõu mõjul nt õmblusmasina nõel, auto mootori kolb. Resonants- võnkumise amplituudi tohutu kasv juhul, kui välise energiaallika sagedus ühtib võnkuva süsteemi oma sagedusega nt sõdurite marss sillal, kiigele hoo andmine. · Kahjulik- võnkuv süsteem võib puruneda nt auto mootor, pesumasin, laeva mootor. · Kasulik- nt heli tugevnemine teatud suu asendi korral, heli erinevates ruumides( e akustika), mitmesugustel pillidel.