כוואַליע בייַשפּיל פֿראַגעס: אַנטדעקן אַמייזינג נאַטירלעך דערשיינונגען
כוואַליעס זענען אַ פיזישע דערשיינונג וואָס מיר טרעפן אָפט אין וואָכעדיק לעבן. פֿון די קלאַנגען וואָס מיר הערן, ביזן ליכט וואָס מיר זען, ביז די ראַדיאָ סיגנאַלן וואָס פֿאַרבינדן אונדזערע קאָמוניקאַציע דעוויסעס, אַלץ איז אָפענגיק אויף כוואַליעס. פֿאַרשטיין די אייגנשאַפֿטן און כאַראַקטעריסטיקס פֿון כוואַליעס איז דער שליסל צו פֿאַרשטיין פֿילע נאַטירלעכע דערשיינונגען און מאָדערנע טעכנאָלאָגיע. אין דעם אַרטיקל וועלן מיר דיסקוטירן עטלעכע בייַשפּיל פּראָבלעמען וואָס האָבן צו טאָן מיט כוואַליעס, וואָס וועלן נישט נאָר העלפֿן אונדז פֿאַרבעסערן אונדזער פֿאַרשטאַנד, נאָר אויך אַרויסרופֿן אונדזער געדאַנקען אין סאָלווען פֿיזיק פּראָבלעמען.
פֿאַרשטיין דעם גרונט־קאָנצעפּט פֿון כוואַליעס
איידער מיר גייען אריין אין די ביישפיל פראבלעמען, לאמיר ערשט דיסקוטירן עטלעכע גרונטלעכע קאנצעפטן וועגן כוואליעס. כוואליעס זענען שטערונגען וואס פארשפרייטן זיך דורך א מיטל אדער פלאץ, טראגנדיג ענערגיע פון איין ארט צום אנדערן. עס זענען דא צוויי הויפט טיפן כוואליעס וואס מיר דארפן פארשטיין: מעכאנישע כוואליעס און עלעקטראמאגנעטישע כוואליעס. מעכאנישע כוואליעס, ווי למשל קלאנג כוואליעס און וואסער כוואליעס, דארפן א מיטל צו פארשפרייטן זיך. דערווייל, עלעקטראמאגנעטישע כוואליעס, ווי למשל ליכט און ראדיא כוואליעס, קענען זיך פארשפרייטן דורך א וואקיום.
עטלעכע וויכטיגע טערמינען וואס ווערן אָפט גענוצט אין דיסקוסיעס וועגן כוואַליעס זענען כוואַליע-לענג, פרעקווענץ, פּעריאָד, און אַמפּליטוד. כוואַליע-לענג איז די דיסטאַנץ צווישן צוויי נאָכפאָלגנדיקע שפּיצן אָדער טאָלן אין אַ כוואַליע. פרעקווענץ איז די צאָל כוואַליעס וואָס גייען פֿאַרביי אַ געגעבענעם פּונקט אין איין סעקונדע. פּעריאָד איז די צייט וואָס עס נעמט פֿאַר איין גאַנצע כוואַליע צו פֿאַרבייגיין אַ געגעבענעם פּונקט. אַמפּליטוד איז די הייך פֿון אַ כוואַליע, וואָס איז אַ מאָס פֿון דער ענערגיע וואָס די כוואַליע טראָגט.
בייַשפּיל פֿון כוואַליע פּראָבלעמען
דאָ זענען עטלעכע בייַשפּיל פּראָבלעמען וואָס קענען אײַך העלפֿן פֿאַרשטיין און אָנווענדן די גרונט קאָנצעפּטן פֿון כוואַליעס.
בייַשפּיל פּראָבלעם 1: כוואַליעס אויף אַ שטריקל
א וויברירנדיקע שטריקל פּראָדוצירט אַ טראַנסווערסאַלע כוואַליע מיט אַ כוואַליע-לענג פון 2 מעטער. אויב די אָפטקייט פון דער כוואַליע איז 5 הערץ, רעכנט אויס די כוואַליע-פאַרשפּרייטונג-געשווינדיקייט אין דער שטריקל.
ענטפער:
צו רעכענען די כוואַליע פאַרשפּרייטונג גיכקייט, קענען מיר נוצן די פאלגענדע פאָרמולע:
[v = f מאָל לאַמבדאַ]
דימאַנאַ:
– \(v \) איז די כוואַליע גיכקייט,
– \(f \) איז די פרעקווענץ פון דער כוואַליע,
– \( \lambda \) איז די כוואַליע־לענג.
דורך אריינגעבן די געגעבענע ווערטן אין דער פארמל:
[v = 5, הערץ × 2, מ = 10, מ/ס]
אַלזאָ, די גיכקייט פֿון כוואַליע פֿאַרשפּרייטונג אויף דעם שטריק איז 10 מעטער/סעק.
בייַשפּיל קשיא 2: קלאַנג כוואַליעס
קלאַנג כוואַליעס רייזן דורך לופט מיט אַ גיכקייט פון 340 מעטער פּער סעקונדע. אויב עמעצער שרײַט מיט אַ גרונט־פֿרעקווענץ פֿון 340 הערץ, וואָס איז די כוואַליע־לענג פֿון דעם קלאַנג?
ענטפער:
ניצט די כוואַליע גיכקייט פאָרמולע:
[v = f מאָל לאַמבדאַ]
מיר קענען קאנסטרואירן די כוואַליע-לענג פאָרמולע פֿון דער אויבנדערמאָנטער פאָרמולע:
\[ \lambda = \frac{v}{f} \]
אריינשטעקן די באקאנטע ווערטן אין דער פארמל:
[לאַמבדאַ = \frac{340 \, \text{מ/ס}}{340 \, \text{הרץ}} = 1 \, \text{מ} \]
אַזוי, די כוואַליע לענג פון די קלאַנג איז 1 מעטער.
בייַשפּיל קשיא 3: אָפטקייט און פּעריאָד פון וואַסער כוואַליעס
א וואַסער כוואַליע האט אַ כוואַליע לענג פון 0,5 מעטער און גייט מיט אַ גיכקייט פון 2 מעטער/סעק. באַשטימט די אָפטקייט און פּעריאָד פון דער כוואַליע.
ענטפער:
ערשטנס, געפינט די פרעקווענץ ניצנדיק די כוואַליע גיכקייט פאָרמולע:
[v = f מאָל לאַמבדאַ]
[f = \frac{v}{\lambda} = \frac{2 \, \text{m/s}}{0,5 \, \text{m}} = 4 \, \text{Hz} \]
דערנאך, רעכנט אויס די כוואַליע-פּעריאָדע ניצנדיק די באַציִונג צווישן פּעריאָדע און אָפטקייט:
[ט = \frac{1}{f} = \frac{1}{4 \, \text{הרץ}} = 0,25 \, \text{s} \]
אַזוי, די אָפטקייט פון דער וואַסער כוואַליע איז 4 הערץ, און די כוואַליע פּעריאָד איז 0,25 סעקונדעס.
בייַשפּיל קשיא 4: כוואַליע ינטערפיראַנס
צוויי אידענטישע כוואַליע קוועלער מיט דער זעלבער אַמפּליטוד שטערן זיך אין א פּונקט. אויב די אַמפּליטוד פון דער כוואַליע אין יענעם פּונקט איז צוויי מאָל אַזוי פיל ווי פון יעדער כוואַליע, דערקלערט דעם טיפּ פון שטערונג וואָס פּאַסירט און פאַרוואָס.
ענטפער:
די פארדאפלינג פון אמפליטוד ווייזט אז קאנסטרוקטיווער אינטערפערענץ איז פארגעקומען. ביי קאנסטרוקטיווער אינטערפערענץ, זענען די כוואליעס וואס טרעפן זיך אין פאזע, ממילא איז די גאנצע אמפליטוד אין יענעם פונקט די סומע פון די אמפליטודן פון די יחידישע כוואליעס. אין דעם פאל, ווייל ביידע כוואליעס האבן די זעלבע אמפליטוד, פארדאפלט זיך די אמפליטוד ביים פונקט פון אינטערפערענץ.
קעסימפּולאַן
פֿאַרשטיין דעם באַגריף פֿון כוואַליעס און ווי אַזוי זיי צו נוצן אין פּראָבלעם-לייזונג איז קריטיש פֿאַר פֿיזיק סטודענטן. באַהערשן דעם מאַטעריאַל וועט ניט נאָר העלפֿן אײַך סאָלווען פּראָבלעמען אין קלאַס, נאָר אויך העלפֿן אײַך פֿאַרשטיין פֿאַרשידענע נאַטירלעכע דערשיינונגען און טעכנאָלאָגישע אַפּליקאַציעס וואָס האָבן צו טאָן מיט כוואַליעס. די אויבן דערמאָנטע ביישפּילן געבן אַ מער קאָנקרעטע אילוסטראַציע פֿון ווי אַזוי כוואַליע טעאָריע ווערט געווענדט, בשעת זיי אויך פֿאַרשאַרפֿן אײַערע אַנאַליטישע פּראָבלעם-לייזונג סקילז. שטודירט און פּראַקטיצירט מער פּראָבלעמען צו פֿאַרטיפֿן אײַער פֿאַרשטאַנד פֿון כוואַליעס.
