Lägg till som läxa
Lägg till som stjärnmärkt
Frågor hjälpmarkerade!
Alla markeringar försvinner.
KURSER /
Fysik 2
/ Mekanisk vågrörelse
Reflektion och brytning av mekaniska vågor
Nu ska vi fortsätta titta på egenskaper som mekaniska vågor har. Vi har redan tidigare tittat på reflektion och transmission hos pulser då de mötte olika medier. Nu ska vi fördjupa oss något i detta och då är vatten ett bra exempel på en typ av mekanisk våg som vi alla har erfarenhet av.
Till att börja med så ska vi skilja på cirkulära vågor och plana eller raka vågor. Vi vet ju att om vi släpper en sten på en stilla vattenyta så kommer en puls att utbreda sig cirkulärt på vattenytan. Om vi istället doppar något föremål i vattenytan periodisk så kommer detta föremål att fungera som en vågkälla och vi kommer få cirkulära vågor. Dessa utbreder sig alltså cirkulärt i alla riktningar längs vattenytan. Alla vågorna kommer att färdas med samma hastighet. Våglängden är helt enkelt avståndet mellan t.ex. vågtopparna.
Om vi istället doppar något avlångt i vattenytan periodiskt, t.ex. en linjal, så produceras istället vad vi kallar för raka eller plana vågor. Även här ges våglängden av exempelvis avståndet mellan vågtopparna.
Reflektionslagen
Vi kommer nu att fokusera på plana vågor.
Så, vad händer om en plan våg stöter på ett hinder, nån slags fast yta? Precis som när vi tittade på pulser på ett rep så kommer vågorna att reflekteras. Om ytan bildar en vinkel mot vågens utbredningsriktning så visar det sig att vågen kommer att reflekteras på ett förutsägbart sätt. Vinkeln som den reflekterade vågen lämnar ytan med är lika stor som vinkeln som vågen närmade sig ytan med. Man säger att ”infallsvinkeln är lika stor som reflektionsvinkeln”. Dessa vinklar mäts alltid mot normalen. Normalen är en linje som är vinkelrät mot reflektionsytan och om vi kallar infallsvinkeln för $i$i och reflektionsvinkeln för $r$r så får vi reflektionslagen som: $i=r$i=r .
Reflektionslagen
$i$i är infallsvinkeln och $r$r är reflektionsvinkeln. Båda vinklarna mäts mot normalen.
Brytning av vågor
Nu ska vi titta på ytterligare en egenskap som vågor har nämligen brytning av vågor. Detta fenomen kallas ibland även för refraktion. Vad det egentligen handlar om är att då en våg går från ett medium till ett annat så ändrar vågen riktning, man säger att vågen ”bryts”. Vi såg något liknande redan då vi tittade på pulser som gick från tätare till tunnare medium eller tvärtom. Vi såg då bl.a. att våghastigheten ändrades och att det berodde på skillnader i elastiska egenskaper hos de båda medierna som vågen färdades i.
Vi tittar nu istället på när en våg går från ett medium till ett annat, t.ex. en ljudvåg som går från vatten till luft. Vi kallar vattnet för medium $1$1 och luften för medium $2$2. Vi kallar hastigheten i vatten för $v_1$v1 och hastigheten i luft för $v_2$v2. Kom ihåg att ljudets hastighet i vatten är mycket högre än i luft så vi har att $v_1>v_2$v1>v2.
Det är viktigt nu att förstå att frekvensen inte ändras. Det är ju frekvensen hos källans oscillationer/svängningar som ger frekvensen hos vågen och när vågen väl lämnat källan så går frekvensen inte att påverka. Frekvensen bestäms alltså av källan och är konstant.
Om vi nu ställer upp sambandet $v=\text{λ}f$v=λƒ och löser ut våglängden, dvs. $\text{λ}=\frac{v}{f}$λ=vƒ , för båda medierna så får vi för medium $1$1: $\text{λ}_1=\frac{v_1}{f}$λ1=v1ƒ och för medium $2$2: $\text{λ}_2=\frac{v_2}{f}$λ2=v2ƒ .
Eftersom frekvensen är lika i båda fallen så inser vi att om $v_1>v_2$v1>v2 att då måstet $\text{λ}_1>\text{λ}_2$λ1>λ2 dvs, våglängden minskar i medium $2$2, dvs. i luften.
Vi ser även i figuren att vågorna ändrar riktning. Den inkommande vågen har en infallsvinkel $i$i mätt mot normalen som är större än brytningsvinkeln $b$b för vågorna i medium $2$2. Vågorna bryts alltså mot normalen i det här fallet.
I videon tar vi fram följande samband mellan vågornas utbredningshastighet och infalls- samt brytningsvinkeln:
Brytningslagen
Om vi har en våg som passerar en gräns mellan två medier där utbredningshastigheten är olika så gäller följande samband:
$\frac{v_1}{v_2}=\frac{\sin i}{\sin b}=konstant$v1v2 =sinisinb =konstant
där $v_1$v1 är utbredningshastigheten i medium $1$1, $v_2$v2 är utbredningshastigheten i medium $2$2, $i$i är infallsvinkeln och $r$r är reflektionsvinkeln. Båda vinklarna mäts mot normalen.
Om $v_1>v_2$v1>v2 så är $i>b$i>b och om $v_2>v_1$v2>v1 så är $b>i$b>i.
Minnesanalogi:
Kommentarer
██████████████████████████
████████████████████████████████████████████████████
e-uppgifter (4)
-
1. Premium
Rapportera fel Ändra till korrekt (1/0/0)M NP INGÅR EJE C A B 1 P PL M R K En våg går från ett medium till ett annat enligt bilden, Om våghastigheten i medium $1$1 är $4,0$4,0 m/s, våghastigheten i medium $2$2 är $6,0$6,0 m/s och våglängden i medium $1$1 är $2,5$2,5 m. Vad blir våglängden i medium $2$2?
Svar:Ditt svar:Rätt svar:(Korrekta varianter)Ger rätt svar {[{correctAnswer}]}Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Rättar...2. Premium
Rapportera fel Ändra till korrekt (1/0/0)M NP INGÅR EJE C A B 1 P PL M R K Plana vågor passerar en gräns mellan två medier. Använd det som är givet i figuren för att beräkna utbredningshastigheten i medium $2$2.
Svar:Ditt svar:Rätt svar:(Korrekta varianter)Ger rätt svar {[{correctAnswer}]}Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Rättar...3. Premium
Rapportera fel Ändra till korrekt (1/0/0)M NP INGÅR EJE C A B 1 P PL M R K Figuren visar en schematisk skiss på en vågrörelse som går från medium $1$1 till ett annat medium $2$2. Bara genom att betrakta figuren, i vilket medium skulle du säga att utbredningshastigheten för vågorna är störst?
Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Rättar...Din skolas prenumeration har gått ut!Din skolas prenumeration har gått ut!4. Premium
Rapportera fel Ändra till korrekt (1/0/0)M NP INGÅR EJE C A B 1 P PL M R K En vattenvåg på väg från havet in mot en strand där vattendjupet plötsligt ändras, dvs. vågen går från djupt vatten till grundare vatten. Om utbredningshastigheten och våglängden i det djupare vattnet är $18$18 cm/s respektive 6,0 cm och våglängden i det grundare vattnet är 4,0 cm, hur stor är utbredningshastigheten i det grundare vattnet?
Svara i cm/s.Svar:Ditt svar:Rätt svar:(Korrekta varianter)Ger rätt svar {[{correctAnswer}]}Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Rättar...c-uppgifter (2)
-
5. Premium
Rapportera fel Ändra till korrekt (0/1/0)M NP INGÅR EJE C A B P PL 1 M R K Parallella vågor passerar en gräns mellan djupt och grunt vatten enligt figuren. Våglängden i det djupare vattnet är $2,2$2,2 m. I den grundare delen så är våglängden $2,0$2,0 m och våghastigheten är $2,0$2,0 m/s. Brytningsvinkeln är $30^{\circ}$30∘.
När vågorna passerar gränsen sker även viss reflektion. Beräkna reflektionsvinkeln (svara i hela grader).
Svar:Ditt svar:Rätt svar:(Korrekta varianter)Ger rätt svar {[{correctAnswer}]}Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Rättar...6. Premium
Rapportera fel Ändra till korrekt (0/1/0)M NP INGÅR EJE C A B 1 P PL M R K En vattenvåg närmar sig land och passerar en gränslinje från ett område med djupare vatten till ett med grundare vatten. Utbredningshastigheten i det djupare vattnet är $15\text{ }\frac{cm}{s}$15 cms medan utbredningshastigheten i det grundare vattnet är $10\text{ }\frac{cm}{s}$10 cms . Om vinkeln som vågorna närmar sig gränsen mellan områdena med är $58^{\circ}$58∘ relativt gränsytan, hur stor är vinkeln som vågorna närmar sig land relativt normalen, dvs. brytningsvinkeln?
Svar:Ditt svar:Rätt svar:(Korrekta varianter)Ger rätt svar {[{correctAnswer}]}Bedömningsanvisningar/Manuell rättningRätta själv Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.-
-
Rättad
-
+1
-
Rättad
Rättar... -
Din skolas prenumeration har gått ut!Din skolas prenumeration har gått ut! -
Det finns inga befintliga prov.
-
{[{ test.title }]}
●
Lektion
Kategori
ID
Test i 7 dagar för 9 kr.
Det finns många olika varianter av Lorem Ipsum, men majoriteten av dessa har ändrats på någotvis. Antingen med inslag av humor, eller med inlägg av ord som knappast ser trovärdiga ut.
Logga in
viaAll svar raderas. Detta går inte att ångra detta.
Endast Premium-användare kan kommentera.