גלים רוחביים ואורכיים - בעיות ופתרונות

גלים רוחביים ואורכיים - בעיות ופתרונות

1. גל נע לאורך חוט באורך 3 מטרים במשך 0.3 שניות. מהי מחזוריות הגל?

ידוע:

מרווח זמן (t) = 0.3 שניות

מבוקש: תקופה (T)

פתרון:

אורך גל אחד = שיא אחד + שפל אחד

פרק זמן = 2 x 0.1 שניות = 0.2 שניות

2. מהירות הגל לפי האיור למטה היא...

ידוע:

לאורך גל אחד יש שיא אחד ושפל אחד. לפי האיור למעלה, אורך גל אחד = 2 מטרים x 4 = 8 מטרים.

מחזור גל (T) = 0.5 x 4 = 2 שניות

רצוי: מהירות הגל (v)

פתרון:

מהירות הגל:

v = s / t = λ / T = 8 מטרים / 2 שניות = 4 מטרים/שנייה

3. המרחק בין נקודות A ו-B הוא 30 ס"מ. מהי מהירות הגל לפי האיור למטה.

ידוע:

מ-A ל-B, יש אורך גל של ¾. אם המרחק בין A ל-B הוא 30 ס"מ, אז המרחק של ¼ אורך גל הוא 30 ס"מ / 3 = 10 ס"מ. לכן, אורך גל אחד = 4 x 10 ס"מ = 40 ס"מ.

לפי האיור למעלה, משך המחזור של הגל הוא 4 שניות.

רצוי: מהירות הגל ( v)

פתרון:

v = d / t = λ / t

v = מהירות הגל, d = מרחק, λ = אורך גל, t = מרווח זמן

מהירות הגל:

v = λ / t = 40 ס"מ / 4 שניות = 10 ס"מ / שנייה אחת = 10 ס"מ/שנייה

4. אם המרחק בין A ו-B = 250 ס"מ, אז מהירות הגל היא...

ידוע:

המרחק בין A ו-B = 5/4 אורך גל = 250 ס"מ.

רבע אורך גל = 250 ס"מ / 5 = 50 ס"מ

אורך גל אחד = 4/4 אורך גל = 4 x 50 ס"מ = 200 ס"מ

פרק זמן (T) = 2 שניות

מבוקש: מהירות הגל

פתרון:

נוסחת מהירות הגל:

v = d / t = λ / t

v = מהירות הגל, d = מרחק λ = אורך גל, t = מרווח זמן

מהירות הגל:

v = 200 ס"מ / 2 שניות = 100 ס"מ/שנייה

5. משרעת הגלים מוצגת על ידי….

פתרון:

אמפליטודת הגל היא BB' ו-DD”.

1. מה מבדיל בין גל רוחבי לגל אורכי מבחינת תנועת חלקיקים?
   • תשובהבגל רוחבי, חלקיקי התווך נעים בניצב לכיוון התפשטות הגל. בגל אורכי, חלקיקים נעים במקביל לכיוון התפשטות הגל.
2. מספק דוגמה נפוצה לגל רוחבי וגל אורכי.
   • תשובהדוגמה נפוצה לגל רוחבי היא גל על ​​מיתר או גלי מים. דוגמה נפוצה לגל אורכי היא גל קול באוויר.
3. האם מוצקים יכולים לתמוך בגלים רוחביים וגם בגלים אורכיים?
   • תשובהכן, מוצקים יכולים לתמוך בגלים רוחביים וגם בגלים אורכיים. עם זאת, נוזלים (גזים ונוזלים) בדרך כלל תומכים רק בגלים אורכיים.
4. כיצד דחיסה ודילול קשורות לגלים אורכיים?
   • תשובהבגלים אורכיים, דחיסה מתייחסת לאזור שבו חלקיקי התווך הקרובים ביותר זה לזה, ודילול מתייחס לאזור שבו החלקיקים רחוקים ביותר זה מזה. אזורים אלה תואמים לפסגות ולשקעים בגלים רוחביים.
5. מדוע אנו יכולים לשמוע צליל (גל אורכי) מעבר לפינות אך לא לראות אור (שמתנהג כגל רוחבי) באותו אופן?
   • תשובהקול יכול להתפשט סביב מכשולים בצורה מורגשת יותר מאשר אור, בשל אורך הגל הארוך יותר שלו בהשוואה לאור הנראה. בעוד שגם קול וגם אור מפגינים דיפרקציה, אורכי הגל הקצרים יותר של אור נראה גורמים לכך שהשפעות הדיפרקציה שלו פחות בולטות בתרחישים יומיומיים.
6. כיצד משתוות מהירויות של גלים רוחביים וגלים אורכיים באותו תווך?
   • תשובהמהירויות הגלים הרוחביים והאורכיים באותו תווך יכולות להיות שונות. לדוגמה, במוצקים, מהירות גל אורכי (P-גל) בדרך כלל גבוהה יותר מזו של גל רוחבי (S-גל).
7. האם תווך יכול להציג תנועת גל רוחבית ואורכית בו זמנית?
   • תשובהכן, הפרעות מסוימות יכולות לייצר גלים רוחביים וגלים אורכיים בו זמנית בתווך. לדוגמה, רעידות אדמה מייצרות גלי P (אורכיים) וגלי S (רוחביים) שעוברים דרך כדור הארץ.
8. איזה סוג של גל יהיה בעל סיכוי גבוה יותר לייצר אפקט מקוטב בעת התפשטות?
   • תשובהגלים רוחביים ניתנים לקיטוב. קיטוב כרוך בהגבלת התנודות למישור יחיד. גלים אורכיים, בשל תנועתם הלוך ושוב, אינם ניתנים לקיטוב בצורה זו.
9. איזה סוג גל הוא גל אלקטרומגנטי, כמו גלי אור או גלי רדיו?
   • תשובהגלים אלקטרומגנטיים הם גלים רוחביים. השדות החשמליים והמגנטיים שלהם מתנדנדים בניצב לכיוון התפשטות הגל.
10. מדוע גלי S (סוג של גל רוחבי) אינם נצפים עוברים דרך הליבה החיצונית של כדור הארץ במהלך רעידות אדמה?

• תשובהגלי S אינם עוברים דרך הליבה החיצונית של כדור הארץ משום שמאמינים שהיא נוזלית. גלים רוחביים דורשים תווך שיכול לתמוך במאמצי גזירה, דבר שמוצקים יכולים, אך נוזלים (נוזלים וגזים) אינם יכולים.