TwiddleLab / Физика / Волны и звук

Частота, длина волны, скорость

Урок 2 из 10 · 7 мин · Бесплатно, без аккаунта

Что ты узнаешь

• Частота f: сколько гребней проходит точку каждую секунду, в герцах (Гц). Период T = 1/f это время одного.
• Длина волны λ: расстояние от одного гребня до следующего.
• Среда задаёт скорость волны v. Качай быстрее, и гребни просто сближаются: v = f λ.

Начать урок

Как идёт урок

1. Wi-Fi на 5 ГГц и на 2,4 ГГц движется с одной скоростью. Чем же отличаются волны?

   Начни с верёвки. Если встряхиватель работает вдвое быстрее, где следующий гребень?

2. Крути встряхиватель, пока гребни не будут ровно в 1 м друг от друга.

   Следи за солнечным флажком на гребне. Он ускоряется?

   Гребни всегда движутся со скоростью верёвки, 2 м/с. За секунду первый гребень проходит 2 м. Если за эту секунду уходят 2 гребня, они делят эти 2 м, поэтому они в 1 м друг от друга.

3. Измерь промежуток между двумя соседними гребнями.

   Этот встряхиватель работает на 2,5 Гц.

   За секунду со встряхивателя уходят 2,5 гребня и выстраиваются через 0,8 м, поэтому передний прошёл 2,5 × 0,8 = 2 м. Это расстояние за секунду и есть скорость.

4. Ровную волну описывают три числа.

   Частота f: гребней в секунду, в герцах (Гц). 2 Гц значит 2 гребня в секунду. Период T = 1/f это время одного: здесь 0,5 с.

   Длина волны λ: расстояние от одного гребня до следующего, в метрах.

   Скорость волны v: как быстро движется гребень. Её задаёт среда. Тогда v = f λ: гребней в секунду × метров между ними.

   Wi-Fi: обе полосы движутся со скоростью света. У 5 ГГц больше гребней в секунду, поэтому её волны короче (около 6 см против 12 см).

5. Игра: попади в буи. Сделай так, чтобы каждый буй в один момент оказался на гребне.

   Задай частоту, потом «Закрепить». Никаких лишних гребней между буями.

6. Нажми на каждый гребень, который дойдёт до берега за 1 секунду.

   Гребни проходят 2 м за секунду, поэтому успевают только те, что в пределах 2 м. Они в 0,5 м друг от друга, значит, на 2 м их 4: 4 в секунду, частота.

7. Математика: частота и период обратны друг другу. Какой след 2 Гц?

   Это волна в одной точке за 2 секунды: вверх и вниз во времени.

   Если одна волна занимает T секунд, то в 1 секунду помещается 1/T из них. Период 0,5 с даёт 1 ÷ 0,5 = 2 волны в секунду.

8. Этот встряхиватель работает на 5 Гц, его гребни в 0,4 м друг от друга. С какой скоростью они движутся?

   Каждую секунду уходят 5 гребней, каждый в 0,4 м за прошлым, поэтому через секунду первый в 5 × 0,4 = 2 м.

9. Твоя первая частота для буёв в действии.

Предыдущий урок: Волна бежит, верёвка стоит · Следующий урок: Звук это волна давления · Часть курса: Волны и звук

Уроки интерактивные и работают на JavaScript. Включи его, чтобы играть.