...
Kurser Alla kurser Min sida Min sida Provbank Mina prov Min skola Läromedel Blogg Guider Om oss Kontakt Nationella prov Gamla högskoleprov Läxhjälp matematik Priser
Sök Mitt konto Logga ut Elev/lärare
-registrering
Logga in Köp Premium Köp Premium Prova gratis
Genom att använda den här sidan godkänner du våra användarvillkor, vår integritetspolicy och att vi använder cookies.
EXEMPEL I VIDEON
Lägg till som läxa
Lägg till som stjärnmärkt
  Lektionsrapport   Hjälp

Frågor hjälpmarkerade!

Alla markeringar försvinner.

Ta bort markeringar Avbryt
Kopiera länk Facebook Twitter Repetera Rapportera Ändra status
KURSER  / 
Fysik 2
 /   Mekanisk vågrörelse

Reflektion och brytning av mekaniska vågor

Endast Premium- användare kan rösta.
Författare:Fredrik Vislander
Rapportera fel Redigera lektion Redigera text Redigera övning Redigera video

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


Endast Premium-användare kan kommentera.

██████████████████████████
████████████████████████████████████████████████████

e-uppgifter (4)

  • 1. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (1/0/0)
    E C A
    B 1
    P
    PL
    M
    R
    K
    M NP INGÅR EJ

    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)
    {[{correctAnswer}]}
    Bedömningsanvisningar/Manuell rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...
  • 2. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (1/0/0)
    E C A
    B 1
    P
    PL
    M
    R
    K
    M NP INGÅR EJ

    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)
    {[{correctAnswer}]}
    Bedömningsanvisningar/Manuell rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...
  • 3. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (1/0/0)
    E C A
    B 1
    P
    PL
    M
    R
    K
    M NP INGÅR EJ

    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 rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...
  • Så hjälper Eddler dig:
    Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
    Allt du behöver för att klara av nationella provet
    Så hjälper Eddler dig:
    Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
    Allt du behöver för att klara av nationella provet
    Din skolas prenumeration har gått ut!
    Påminn din lärare om att förnya eller fortsätt plugga med Eddler på egen hand.
    Så funkar det för:
    Elever/Studenter Lärare Föräldrar
    Din skolas prenumeration har gått ut!
    Förnya er prenumeration. Kontakta oss på: info@eddler.se
  • 4. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (1/0/0)
    E C A
    B 1
    P
    PL
    M
    R
    K
    M NP INGÅR EJ

    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)
    {[{correctAnswer}]}
    Bedömningsanvisningar/Manuell rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...

c-uppgifter (2)

  • 5. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (0/1/0)
    E C A
    B
    P
    PL 1
    M
    R
    K
    M NP INGÅR EJ

    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)
    {[{correctAnswer}]}
    Bedömningsanvisningar/Manuell rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...
  • 6. Premium

    Redigera uppgift Rapportera fel Ändra till korrekt
    (0/1/0)
    E C A
    B 1
    P
    PL
    M
    R
    K
    M NP INGÅR EJ

    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)
    {[{correctAnswer}]}
    Bedömningsanvisningar/Manuell rättning
    Klicka i rutorna och bedöm ditt svar.
    • Rättad
    • +1
    • Rättad
    Dela med lärare
    Rättar...
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet
Din skolas prenumeration har gått ut!
Påminn din lärare om att förnya eller fortsätt plugga med Eddler på egen hand.
Så funkar det för:
Elever/Studenter Lärare Föräldrar
Din skolas prenumeration har gått ut!
Förnya er prenumeration. Kontakta oss på: info@eddler.se