І. Білім беру сапасын арттыру мәселелері
ІІ. Тербелмелі және толқындық қозғалыстарды оқытудың әдістемесі
жүктеу/скачать 127.45 Kb.
|
| ІІ. Тербелмелі және толқындық қозғалыстарды оқытудың әдістемесі
2.1. Физика курсындағы тербелмелі және толқындық қозғалыстарды зерделеу Қазіргі заманда оқушының білім деңгейін көтеру мәселесі ең басты мәселелердің бірі болып отыр. Оқушының білім деңгейін көтерудегі басты тұлға – ұстаз екені бәрімізге белгілі. Оқушының білім деңгейін көтеру дегеніміз – оқушыны жан-жақты тәрбиелеп, ғылым негіздерінен берік білім беру, болашақ қоғамға пайдалы қызмет ететін азамат етіп шығару. Оқушының бойындағы білімін ары қарай тереңдетіп, жетілдіре түсу. Бұл мәселе білім деңгейін анықтау және физикалық түсінікті қалыптастыру арқылы жүзеге асады. Мысалы, мектеп бағдарламасында тербелістер мен толқындар туралы мағлұмат жеке тақырыптар болып беріледі. Мұнда олардың ұқсастықтары мен айырмашылықтары туралы нақты айтылмайды. Ал ұстаздың міндеті осы ұғымдарды түсіндірумен бірге олардың қасиеттерін, өзара байланысын жан-жақты зерделеу, оқушының санасына сіңірудің тиімді әдіс-тәсілдерін анықтау және қолдану [19]. Жалпы білім беретін мектептің ІХ сыныбына арналған «Мектеп» баспасынан шыққан «Физика және Астраномия» оқулығында берілетін тербеліс және толқын құбылыстарына қысқаша тоқталайық: мұнда күрделі де қызықты, тербелістерге байланысты тарауды қарастырғанда әртүрлі мысалдар келтіре отырып, тербелмелі қозғалыс туралы түсінік бергеннен кейін, механикалық қозғалысты сипаттайтын амплитуда, жиілік, период сияқты негізгі ұғымдар енгізіледі. Механикалық тербелістер кезінде дене қозғалысының бұл сипаттамалары туралы көрнекі түсінік қалыптасуы үшін, серіппеге ілінген жүк тербелісінің ақ қағазда бейнеленуін көрсететін оқулықтағы тәжірибені орындаған жөн. Осы оқулықтың §26 тербелмелі қозғалысты кезіндегі энергияның сақталу және түрленуін қарастырғанда алдыңғы өткен §23 энергияның сақталу және түрлену заңы туралы білімді пайдаланамыз. Әрі қарай метематикалық және серіппелі маятниктердің тербелістері туралы мәлімет келтіріп, олардың периодтарының формулалары қорытылып шығарылады [1]. Математикалық және серіппелі маятниктер мысалында жүкті тепе-теңдік қалыпқа қайтаруға тырысатын қандай күштер екенін білуіне мән береміз. Еркін және еріксіз тербелістердің ерекшеліктерін әртүрлі мысалдар арқылы түсіндіре отырып, олардың графиктерін салыстырмалы түрде көрсетуін және оқушылардың еркін тербелістердің өшу себебін түсіндіруіне назар аударсақ, сонан кейін резонанс құбылысы, оның пайда болу себептері қарастырса, түрлі мысалдар арқылы резонанстың техникадағы және тұрмыстағы пайдалы және зиянды әсерлері туралы айтылса физикалық білім өз деңгейінде қалыптасып, келесі ұғымдарды түсіндіруге алғашқы мәліметтер алады [2]. Толқын туралы тақырыптарды қарастырғанда оқушылардың тербеліс пен толқын арасындағы айырмашылықты ажырата алмайтынын тәжірибе көрсетіп отыр. Сондықтан оқушылардың назарын толқын таралған кезде зат тасылмалданбайтындығына, тек тербелуші орта күйінін орын ауыстыруы болатындығына аудару керек. Серпімді ортаның қандай да бір нүктесінде пайда болған тербеліс көрші нүктелерге беріледі де, нәтижесінде олар да тербеле бастайды. Толқын тарайтын орта бөлшектері толқынмен бірге таралмайды, олар тек өзінің тепе-теңдік қалпының орнында тербеліп қана тұрады. Ортада тарала отырып, тербеліс көзінен энергияны ғана тасылдайтындығына ерекше көңіл бөлу қажет. Олардың көлденең және қума болып бөлінетіндігін ескере отырып олардың таралу ортасына байланыстылығын айтамыз. Механикалық көлденең толқындар қатты ортада ғана таралады, ал қума толқындар қатты, сұйық, газ тәрізді денелерде де пайда бола алады. Осыдан кейін электромагниттік толқынның да кездесетінін ескеріп, қысқаша оның аңықтамасын айтып, тербеліске қатыстылығын оқушыларға түсіндіреміз. Электромагниттік толқындарды тек электромагниттік өріс тербелістері тудырады. Түсініктірек болу үшін оқушыларға толқындар графигі нені бейнелейді деген сұрақ қоюға болады. Толқын графигі тербеліс көзінен әр түрлі қашықтықта орналасқан орта нүктелерінің тепе-теңдік орнының қалпынан бірдей уақыт мезетінде ығысуын гармоникалық тербелістер графигі тербелетін бір ғана нүктенің әртүрлі уақыт мезетіндегі координаталарын көрсететіндігіне оқушылардың назарын аудару қажет. Кейде оқушылар қума толқын- горизантал тарайтын, ал көлденең толқын-вертикаль тарайтын толқындар деп анықтама береді. Ал дұрысында қума толқындар деп орта бөлшектерінің толқынның таралу бағытында, көлденең толқын деп олардың толқынның таралу бағытына перпендикуляр бағыттағы тербелістерін айтады [8. Сонымен бірге дыбыс толқындары туралы өткенде дыбыс туралы айта отырып, оларда серпімді ортада таралатын механикалық тербелістер болып табылатындығына ерекше көңіл бөлу қажет. Адам құлағы 16 Гц-тен 20 000 Гц-ке дейінгі дыбыс толқындарын қабылдай алатындығы оқулықта берілген, бірақ дыбыстың объективті және субъктивті сипаттамаларына тоқталмаған. Осыны зерделейік: дыбыстың объективті сипаттамаларына жиілік, тербеліс апмлитудасы, дыбыстың спектрлік құрамы жатады. Адам құлағаның жарғағы дыбыс қабылдаған кезде дыбыстың субъктивті сипаттамалары ретінде көрініс табады. Оларға дыбыс жоғарылығы (тон), қаттылығы, темр (дыбыс реңі) жатады. Оқулықта берілген тәжірибелерге сүйене отырып, дыбыс сипаттамаларын түсіндіріледі. Оқулықта көрсетілгендей сұлба жинастырылады. Дыбыс генераторын ток көзіне қосып, дыбыс биіктігі тербеліс жиілігіне байланысты болатындығы көрсетіледі. Тонның биіктігін дыбысты есту бойынша, ал тербеліс жиілігін осциллограмма бойынша анықтайды. Шығу сигналының кернеуін азайта отырып, дыбыс қаттылығының өзгеруін көрсетеді. Сонымен бірге дыбыстың қаттылығын оны есту бойынша ал тербеліс жиілігін осциллограмма бойынша байқау арқылы толқының шағылуы қарастырылады. Оқушылардың назарын жиһаз жоқ бөлмеде дыбыс гуілдеп шығатын, ал ашық орындарда дәл сол дыбыс үздік-үздік шығатын құбылыстарды, яғны дыбыс толқындарының кедергіден шағыла алатын қабілеттігімен түсіндіреді. Оқушыларға жақсы таныс жаңғырық құбылысы –дыбыстың алыстағы кедергілерден шағылуы арқылы қайталанып естілу құбылысы мысалға келтіріледі. Толқындар туралы материалды қорытындылай отырып, оқушыларды әртүрлі диапазондағы дыбыс толқындарымен және олардың қоладанылумен таныстырып өткен жөн [30]. Балаларды ең бастысы ұлттық құндылықтарға бай, тiлiне, дiлiне, тарихына, әдебиетi мен мәдениетiне, салт-дәстүрге берiк, рухы мықты, танымы мен тағлымы кең тұлға ретiнде қалыптастыру барысында ең негiзгi сын да, салмақ та ұстаздарға артылатыны түсiнiктi. Осыған орай өзіміз өткен сабақ жоспарына тоқталайық: Уақыты: Сынып 9”А” Сабақ тақырыбы: Домбыра физикасы Мақсаты: білімділік: а) тербеліс туралы түсінік беру ә) серіппе тербелісін графикпен кескіндеу. б) статикалық тепе-теңдік туралы түсінік тәрбиелік: ұлттық өнерге баулу, дыбыстың адам өміріндегі маңызын ашу. Домбыраның құрылысымен танысу. Этнопедагогикалық тәрбие беру. дамытушылық: пәнге деген ынтасымен қабілетін дамыту, білімділік танымдарын өмірмен байланыстыра отырып арттыру. Сабақ әдісі: түсіндіру, баяндау, демонстрациялау. Көрнекілік құралдар: домбыра, домбыра схемасы, серіппе жүктер, кодоскоп. Пән аралық байланыс: тарих, этнопедагогика, қазақ тілі, ән-күй. Сабақ барысы: I.Кіріспе. Ертегі –аңыз. Ертеде бір хан болыпты. Оның жалғыз қызы бар екен. Хан қызын өзі сияқты хан баласына атастырып қояды. Қыз бойжеткенде кедей жігітке ғашық болып, көңіл қосып жүреді екен. Мұны білген хан жігітті дарға астырады. Жігіт өлгенен кейін қыз мезгіліне жетпей бір ұл, бір қыз табады. Ел сөзінен сескенген хан жаман атқа қалмаудың амалын іздеп, қос бүлдіршіннің көзін жоюды астыртын мыстан кемпірге тапсырады. Сәбилерді көз-көрмес құлақ –естімес жерге апарып, биік ағаштың басына қызды шығысқа, ұлды батысқа қаратып іліп кетеді. Нәрестелердің көз жасы тамған ағаш бұтақтары суалып, қуара бастайды. Қос жүрек соғуын тоқтатқанда, бәйтерек те өсуін тоқтатады. Ел ішіндегі өсек-сөз, өтірік өкпеге шыдамаған қыз, егізін іздеп жолға шығады. Бармаған жері, баспаған тауы қалмайды. Қатты шаршап діңкесі қатқан қыз әбден қурап, қабығы түсіп шіруге айналған биік ағаштың түбіне қисая кетеді. Оны бір сүйкімді саз, сиқырлы әуен оятады. Құлақ түріп тыңдаса, “ән салып ” тұрған қасындағы биік ағаштан күмбірлеген үн естіледі. Қыз күндіз егізін іздеп, түнде осы ағаштың түбіне келіп, көңіл жұбатып, тынығып жүреді. Бір күні айналаға көз салмақ болып, басына шығам деп, ағашты құлатып алады. Ағаш жуан түбінен басына дейін қуыс екен. Жіңішке басының екі жағында бұтақтан-бұтаққа керіліп қалған ішектерді көреді. Бұл қыздың екі баласынан қалған жұрнақ еді. Батыс жағындағы ішек бостау, шығыс жағындағы ішек қаттылау тартылыпты. Шертіп көрсе, керемет үн шығады. Қыз байғұс бостау тартылған ішектің үні мұңды шығатындықтан ұлым-Мұңлық, тым зарлы шығатындықтан қызым-Зарлық деп ат қойып, күндіз түні қасынан тастамай күй шығарып, ел кезіп, егізін іздеп кеткен екен. II. Домбыра құрылысы. Домбыра 3 бөліктен тұрады. Бас бөлігі, мойыны, шанақ. Басында құлақтары, шайтан тиегі орналасады. Мойын бөлігінде пернелер, шанақта тиек, ойық, ілгек орналасады. Домбыра- әрбір құрылымдық элементтерінің қызметін жалпы физикалық күрделі заңдармен түсіндірілетін ұлттық акустикалық –аспап. III. Жаңа сабақ. Статистикалық тепе-теңдік. А) Домбыра төрде ілулі тұрғанда немесе шертпей жай ғана қолымызға алғанда барлық бөліктері өзара тепе-теңдікте тұрады. а-табалдырық тиектің биіктігі в-шайтан тиектің биіктігі а1, а2- домбыра бойы мен ішектің арасындағы бұрыш. L1-табалдырық тиектен домбыра түбіне дейінгі қашықтық. L2- шайтан тиектен домбыра түбіне дейінгі қашықтық, L-домбыра ұзындығы. Егер домбыра ішегін қолымызбен шертсек белгілі бір үн естиміз. 1.Тепе-теңдікте тұрған ішекті шертіп тербеліс тудырдық. 2.Ішектің тербелісі ауа арқылы, біздің құлағымызға жетеді. 3.Біздің көзімізге көрінбегенімен домбыраның беттік тақтайы да күрделі тербеліске ұшырайды. Дыбыс ауада таралып тербеліс тудырады. Дыбыстардың осындай ауытқуы дифракция деп аталады. Міне осындай қарапайым құбылыстар арқылы домбыра тербелісін түсіндіруге болады. IV.Қосымша материалдар (есептер шығару). 1.Жиілігі 0,5Гц, амплитудасы 80 см болатын гармониялық тербеліс теңдеуін жаз. 2.Амплитудасы 5см, периоды 0,5с болатын тербеліс теңдеуін жаз. 3.Домбырадан төгілген күй неге құлаққа жетеді? 4.Алыста жүрген адамды шақырғанда дауыс күшею үшін қандай амал істеу керек? 5.Домбыра туралы басқа қандай аңыздар білесіңдер? 6.Тоғыз перненің тағылу себебі неде? V.Оқушыларға домбырамен 1-2 күй ойнату. VI.Оқушыларды бағалау. VII.Үй тапсырмасын беру VIII.Сабақты бағалау. Оқушылардың білімін тиянақтау үшін келесі сабақты толқын тарауын қорытындылай келе ойлау қабілетін кеңейту физика сабақтарын пәнаралық байланысты қамти отырып өткізуге болады [16]. Қозғалысты тербеліске қатысты бөлімін зерделей келе оқушылардың толқындар мен тербеліс арасындағы ұқсастық пен айырмашылықты өз дәрежесінде түсініп кете алмайтындығын байқадық. Зеттеу жұмысымыздың мақсаты осы ұқсастықтар мен айырмашылықтарды ашып көрсету, міндеті әртүрлі тапсырмалар беру арқылы осы мәселелерді шешу болды. Осыны талдайық: маятник тербелісі, двигателі поршенннің қозғалысы, кеменің шайқалысы, көпір мен үйлердің теңселісі, айнымалы тоқтын тізбектегі тербелісі, жүрек соғысы т.б тербелістің мысалдары бола алады. Тербелмелі қозғалыс — деп қайтымды-ілгерілемелі сипаты бар және периодты қайталанатын қозғалысты айтады. Тербеліс пайда болу үшін мына шарттар қажет: •а) жүйедегі артық энергия; •ә) жүйені бастапқы күйге қайтаратын күш; •б) жүйедегі ескерусіз аз шамадағы үйкеліс пен кедергі күштері. Осы шарттар орындалатын жүйелер тербелмелі жүйелер деп аталады. Олар механикада маятниктер (математикалық, серіппелі, физикалық) деп, ал электродинамикада тербелмелі контур қарастырылады. Пайда болу табиғатына қарай тербелістер механикалық және электромагниттік болып бөлінеді. Тербелістердің туу табиғатының әртүрлі болуына қарамастан, оларды сипаттаудың математикалық заңдылықтары бірдей [2]. Механикалық тербелістер деп дененің координаталарының, жылдамдығының, үдеуінің, денеге әрекет ететін қорытқы күштердің периодты өзгеруін айтады. Электромагниттік тербелістер деп зарядтың, конденсатордың астарларындағы кернеудің, тербелмелі контурдағы ток күшінің периодты өзгеруін айтады. Тербелістер өту сипатына қарай еркін (олар жүйенің ішкі күштерінің әрекетінен болады) және еріксіз (олар сыртқы күштердің әрекетінен болады) тербелістер болып бөлінеді. Осы ұғымдарды Мектеп баспасынан шыққан ІХ сынып үшін «Физика және астрономия» оқулығының §27-29 қарастырамыз. Тербелмелі қозғалысты оқып-үйренуді жеңілдету мақсатында тербелмелі қозғалыстың идеал моделі-гармоникалық тербелмелі қозғалыс ұғымы енгізіліп, оны сипаттау үшін ерекше физикалық шамалар оқытылады, мысалы: 1.Т — период-бір толық тербеліс уақыты: Т=. [T]=c. 2. ν-сызықтық жиілік-бірлік уақыттағы тербеліс санымен анықталатын шама: ν= =; [ν]=Гц. 3. ω-циклдік жиілік-2π секундтағы тербеліс санымен анықталатын шама: ω=2πν; [ω]=рад/с. 4. Гармоникалық тербеліс кезінде қозғалыстың координата, жылдамдық, үдеу, заряд, кернеу, ток күші және тағы басқа шамалары периодты түрде өзгеріп отырады және тербелмелі қозғалыс кезінде максимал мәндер қабылдайды, олар амплитудалар немесе амплитудалық мәндер деп аталады. 5. Тербеліс фазасы-периодтың үлесімен өрнектелетін уақыттың бұрыштық болып есептеледі: φ=; [φ]=рад Гармоникалық тербелмелі қозалысты зерттеу үшін арнайы шыбыққа бекітілген шар электромотордың осіне қатысты бірқалыпты айналатын қондырғыны (4-сурет) қарастырсақ: 4-сурет = (1) мұндағы R=χm-гармоникалық қозғалыстағы шар проекциясы координаталары-ның амплитудалық мәні, ал φ-айналған шар проекциясы тербелістерінің фазасы, сонымен бірге оның бұрыштық орын ауыстыруы. Оны мына формуладан табамыз: φ=ωt, себебі қозғалыс бірқалыпты. Сондықтан (1) теңдеу былай жазылады: χ =χmsinωt. (2) (2) формула гармоникалық тербелмелі қозғалыс кезіндегі координаталардың өзгеріс заңы болып табылады. Егер бақылау басталған мезетте ол айналғанда сызатын шеңбердің кез келген бір нүктесінде болса, онда шар көлеңкесі координаталарын табуға керекті теңдеу мына түрде болады: χ =χmsin(ωt+φ0), мұндағы φ0 –тербелген дененің бастапқы координатасы. 5а-суреттен υ=υmcosφ немесе υ=υmcosωt, мұндағы υm=ωR –жылдамдық амплитудасы. R=χm екенін ескерсек, υ=ω χmcosωt (3) (3) формула гармоникалық тербелмелі қозғалыс кезіндегі жылдамдықтың өзгеріс заңы болады. (2) мен (3) формулаларды салыстырсақ, мынаны аңғаруға болады; тербеліс координаталары мен жылдамдықтың фазалық ығысуы ∆φ=π/2. Сол сияқты 5ә-суреттен, ах =-a msinφ немесе ах =-a msinωt (4) “—’’таңбасы біздің таңдаған бағытымыздағы үдеу проекциясының мәні теріс екенін көрсетеді. Шар бірқалыпты айналады, сондықтан оның тек нормаль үдеуі ғана болады: 5-сурет аm = = =ω2R=ω2χm Осыны ескере отырып, (4) формуланы былай жазуға болады: a=-ωχm sinωt (5) (5) формула гармоникалық тербелмелі қозғалыстағы үдеудің өзгеру заңы болып табылады. χ =χmsin(ωt+φo) болғандықтан, (5) формуланы мына түрде жазуға болады: а= -ω2 χ. (6) (6) формула механикалық гармоникалық тербелмелі қозғалыстың теңдеуі болып табылады. Ньютонның екінші заңы мен (5) формуланы пайдаланып, кез келген уақыт мезеті үшін қайтарушы күш шамасын есептейтін формуланы аламыз: F= -mω2χmsinωt. ( 7) (7) формула гармоникалық тербелмелі қозғалыстағы қайтарушы (қорытқы) күш өзгерісінің заңы болады. Ол мына түрде де жазылады: F= -mω2χ, мұндағы k=mω2 шамасы қайтарушы коэффициент деп аталады. Ол –берілген тербелмелі жүйе үшін тұрақты шама. Сонда F= — kχ (8) Осы өрнектің түрі серпімділік күшіне (Гук заңы) ұқсас, сондықтан бұл күшті квазисерпімді күш деп атайды. (8) формулада χ-деформацияның шамасы емес, тербелген дененің тепе-теңдік қалпынан ауытқуы, k-серіппенің қатаңдығы емес, қайтарушы коэффициент екенін есте сақтау қажет.Гармоникалық тербелмелі қозғалыс кезінде тербелген дененің кинетикалық энергиясы үнемі оның потенциалдық энергиясына және керісінше айналып отырады. Гармоникалық тербелмелі қозғалыс кезінде тербелген жүйенің толық энерниясы кез келген уақыт мезетінде тұрақты және жүйенің бастапқы сырттан алған энергиясына тең. Тербелген дененің кез келген мезеттегі кинетикалық энергиясы мына формуламен есептеледі. Wk= =. (9) Кез келген мезеттегі потенциалдық знергия мына формуламен есептеледі: Wп= (10) (9) және (10) формулаларынан байқауға болатындай, тербелмелі гармоникалық қозғалыстың кинетикалық және потенциалдық энергиялары периодты өзгеріп отырады.Гармоникалық тербелмелі қозғалыстың толық энергиясы W=Wk+Wп= + (11) (11) формуладан гармоникалық тербелмелі қозғалыстың толық энергиясы уақытқа қатысты өзгермейтіні көрінеді. Егер тербелмелі жүйеде үйкеліс болса, онда энергияның белгілі бір бөлігі үйкеліс күшін жеңетін жұмысқа жұсалады да, соның әсерінен тербелмелі қозғалыстың энергиясы кемиді, нәтижесінде ығысу амплитудасы кішірейеді ((11) формуланы қараңдар).Амплитудасы біртіндеп кішірейе беретін тербеліс өшетін тербеліс деп аталады. Бұл тербелістердің графигі 6-суретте кескінделген. 6-сурет Созылмайтын салмақсыз жіпке ілінген материялық нүктеден тұратын тербелмелі жүйе математикалық маятник деп аталады. Оның тербелісі жоғарыда баяндалған заңға бағынады, ал меншікті тербелісінің периоды Гюйгенс формуласынан табылады:, мұндағы l –маятник жібінің ұзындығы, ал g-еркін түсу үдеуі. Серіппелі маятник –салмақсыз серіппеден, оған бекітілген дене мен ілу нүктесінен тұратын тербелмелі жүйе. Оның тербелісі де жоғарыда баяндалған заңға бағынады, ал меншікті тербелісінің периодты мына формуламен табылады:, мұндағы m – жүк массасы, k-серіппенің қатаңдығы. Біз жеке тербелмелі жүйелердегі тербелістерді қарастырдық. Алайда дене тербелетін ортада қандай құбылыс болатыны қарастырылмады. Әрине, ортаның да дене тербелісінен тыс қалмайтыны анық. 9-сынып үшін «Физика және астрономия оқулығында §30 бастап толқындық қозғалыс пен танысамыз. Тынық суға тас лақтырса, дөңгеленіп толқын тарайтынын байқаймыз. Немесе қармақ салып отырған баланы алайық, тынық суда қалтқы тыныш тұрады, қармақты балық капқанда қалтқы бір батып бір шығады, сонда қалтқының жан-жағына дөңгеленіп толқын тарайды. Толқын деген не, ол судан басқа ортада (қатты денеде, газда) тарай ала ма деген сұраққа жауап бергенде денеге күш әсер еткенде ол деформацияланатығын айтамыз. Егер күш әсер етуін тоқтатқаннан кейін дене бұрынғы қалпына қайтып келетін болса, онда ол денені серпімді деп санауға болады [1]. Серпімді ортада тербелістердің таралу үрдісі толқындық қозғалыс деп, ал өзара байланысқан материялық нүктелер тербелістерінің жиыны толқын деп аталады. Толқындық қозғалыстың ерекшелігі сол- кеңістіктің бір аймағынан екіншісіне бөлшектер емес, энергия тасымалданады (бөлшектердің күйі тасмалданғандай). Егер ортаның бір нүктесі тербелмелі қозғалыс күйінде болса, онда ортаның онымен байланысты басқа бөлшектері де сондай козғалысқа келеді, бірақ уақыт бойынша сәл кешігіп қозғалатын болады. Пайда болу табиғатына байланысты толқындар механикалық және электромагниттік болып бөлінеді. Механикалық толқындар дегеніміз- механикалық тербелістердің серпімді ортада таралу үрдісі, ал электромагниттік толқындар дегеніміз-өзара байланысты айнымылы электрлік және магниттік өрістердің алмасып отыруы. Бұған қоса, орта бөлшектері тербелістердің бағыты мен толқындардың таралу бағытына байланысты көлденең және қума толқындар болып бөлінеді. Көлденең толқындар-ортаның бөлшектері толқынның таралу бағытына перпендикуляр тербелетін толқындар. Серпімді көлденең толқындар тек қатты денелерде байқалады. Қума толқындар-ортаның бөлшектері толқынның таралу бағытымен тербелетін толқындар. Қума толқындар қатты, сұйық және газ тәрізді орталарда тарала алады. Табиғатта біз әртүрлі механикалық толқындарды бақылай аламыз. Олар: дыбыстық толқындар, ультрадыбыс және инфрадыбыс (ортаның серпімділігі-нен пайда болады), су бетіндегі толқындар (ауырлық күшінің және беттік керілу күшінің әрекетінен пайда болады), жер қыртысының тербелісін тасымалдаушы сейсмикалық толқындар. Электромагниттік толқындар-көлденең толқындар. Олар жиілігі мен толқын ұзындығына қарай төменгі жиілікте сәуле шығаратын, радиотолқындар, инфрақызыл, көрінетін және ультракүлгін сәуле шығару, рентгендік сәуле шығару және гамма-сәуле шығару болып бөлінеді. Олардың табиғаты бірдей, бірақ бәрінің де толқындық сипаты электромагниттік екеніне қарамастан, қасиеттері әртүлі. Толқындық қозғалысты сипаттау үшін екі физикалық шама енгізілді: толқын ұзындығы және толқынның таралу жылдамдығы. Толқын ұзындығы λ –бірдей фазаларда тербелетін толқынның іргелес екі нүктесінің арақашықтығымен анықталатын физикалық шама, яғни бұл-толқынның бір периодқа тең уақытта өтетін қашықтығы. Толқынның таралу жылдамдығы υ – берілген ортадағы “толқудың” таралу жылдамдығы, яғни орта бөлшегінің тербелген күйдегі таралу жылдамдығы. Толқынның таралу жылдамдығы мына формуламен анықталады: υ= Тербелістің периоды мен жиілігі өзара T∙ν =1 қатысымен байланысты болғандықтан, толқынның таралу жылдамдығын мына формуламен де табуға болады: υ= λ•ν Толқындық қозғалысты оқып-үйрену толқын шебі және толқындық бет ұғымдарын енгізгенде едәуір жеңілдейді. Толқындық бет-тербеліс фазасы бірдей нүктелердің геометриялық орны, ал толқын шебі-ортаның тербеліс қамтыған бөлігін оның тербелмеген бөлігінен ажырататын бет. Мысалы, өлшемі онша үлкен емес дербес осциллятордан тарайтын толқын шебінің түрі – шеңбер; ұзартылған жазық осциллятордан таралатын толқын шебі-түзу сызық; репродуктордан (дауыс көтергіштен) таралатын толқын шебі-сфера тәріздес, ішектен таралатын толқын шебі-цилиндр пішінді болады. Толқын шебін құратын сфераның барлық нүктелері бірдей фазада тербеледі, сондықтан толқын шебінің таралу жылдамдығы фазалық жылдамдық деп аталады. Толқын жылдамдығының бағыты әрқашан толқын шебіне перпендикуляр болады. Толқындық үрдістерге төмендегідей құбылыстар тән: Интерференция (екі немесе бірнеше толқындардың бір-бірімен қабаттасуынан олардың бір – бірін күшейтуі не әлсіретуі), дифракция (толқындардың кедергіні ортағытып өтуі). Механикалық толқындардың дербес түрі дыбыстық толқындар болып табылады, олар жиілігі 16 Гц –тен 20000 Гц-ке дейінгі сфералық, механикалық толқындар. Бұл толқындарды адам естиді. Дыбыс бір ортадан екінші ортаға өткенде толқын ұзындығы мен таралу жылдамдығы өзгереді, ал жиілігі өзгермейді. Мысалы, домбыраның ішегін тартып тұрып жіберіп қалыңыз. Ол дыбыс шығарады. Дыбыс шығып тұрған ішектің тербеліп тұрғанын байқаймыз. Ол дене механикалық тербеліс жасап отырып, өзін қоршаған ортаны (газ, сұйық және қатты дене) сығады және сиретеді. Әртүрлі орталарда дыбыс әртүрлі жылдамдықпен таралады, мысалы, дыбыстың жылдамдығы ауада = 340 м/с, ал болатта 4500 м/с. Дыбыс қаттылығы тербелістердің жиілігімен анықталады. Дыбыстың таралу заңы және оның ерекшеліктері физиканың арнайы бөлімі-акустикада зерттеледі. Егер кеңістіктің қайсыбір нүктесінде тербелістегі заряд болса, оны қоршаған кеңістікте, бірте-бірте үлкен аймақты қамтитын, периодты өзгеретін электр және магнит өрістерінің жүйесі пайда болады. Тербелетін зарядтан барлық бағытқа тарайтын электромагниттік толқын пайда болады. Кеңістіктің кейбір нүктесі тербелуші зарядтан неғұрлым қашық орналасса, тербелуші өріс оған соғұрлым кешігіп жетеді. Бұл электромагниттік толқындардың таралу жылдамдығы шекті екенін көрсетеді және ол 300000 км/с жарық жылдамдығына тең. Электромагниттік толқында магниттік және электрлік өрістер-өзара перпендикуляр, яғни электромагниттік толқын- көлденең толқын. Толқындық үрдістерді сипаттайтын математикалық заңдар толқындардың барлық түрі үшін ортақ [1]. жүктеу/скачать 127.45 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|