ΕΚΦΕ ΛΑΚΩΝΙΑΣ

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
ΤΑΞΗ: Γ΄ Γυμνασίου
ΜΑΘΗΜΑ: Φυσική
ΑΣΚΗΣΗ : 9-Κύματα

ΟΝΟΜΑ ΜΑΘΗΤΗ:

ΣΤΟΧΟΙ: 1. Πειραματική απόδειξη μη μεταφοράς μάζας κατά την διάδοση ελαστικού κύματος κατά μήκος ελατηρίου
2. Διαφορές εγκαρσίων - διαμήκων κυμάτων
3. Υπολογισμός ταχύτητας διάδοσης κύματος κατά μήκος ελατηρίου κυματισμών
4. Η ταχύτητα διάδοσης είναι ανάλογη της δύναμης που τεντώνει το ελατήριο
5. Υπολογισμός συχνότητας κύματος
6. Μέτρηση μήκους κύματος εγκαρσίου αρμονικού κύματος
7. Το μήκος κύματος αυξάνεται με την ταχύτητα, όταν η συχνότητα μένει σταθερή
8. Γενίκευση πειραματικών αποτελεσμάτων

ΘΕΩΡΙΑ
Μηχανικό κύμα: Ο μηχανισμός διάδοσης μιας ταλάντωσης (ή διαταραχής) σε ένα υλικό μέσο. Μεταφέρει ενέργεια από την πηγή παραγωγής του, δεν μεταφέρει μάζα.
Εγκάρσιο: Η διεύθυνση διάδοσης του κύματος είναι κάθετη με την διεύθυνση ταλάντωσης των μορίων του ελαστικού μέσου.
Διαμήκες : Η διεύθυνση διάδοσης του κύματος είναι παράλληλη με την διεύθυνση ταλάντωσης των μορίων του ελαστικού μέσου.
Εξίσωση κύματος : c = λ.f ( c:ταχύτητα διάδοσης - λ: μήκος κύματος - f: συχνότητα )

ΕΡΓΑΣΙΑ

ΠΕΙΡΑΜΑ 1

1. Τοποθετώ σε δύο ή τρία συνεχόμενα θρανία ( μήκους 3,5m ) τεντωμένο το μαλακό ελατήριο. Στηρίζω τα άκρα του σε ξύλα στηριγμένα στο θρανίο.
2. Απομακρύνω το ένα άκρο του ελατηρίου από τη θέση ισορροπίας του κατά 15 cm. Το επαναφέρω στην αρχική θέση του και παρατηρώ τον παλμό διαταραχής κατά μήκος του ελατηρίου.
* Παρατηρώ ότι η διαταραχή που δημιουργήθηκε διαδίδεται :….


3. Δένω κλωστή σε σπείρα του ελατηρίου. Επαναλαμβάνω το βήμα 2 και παρατηρώ την κίνηση ενός σημείου ( κλωστής ).
* Κάθε σημείο του ελατηρίου κινείται ……………………. στη διεύθυνση που  διαδίδεται η διαταραχή (διεύθυνση διάδοσης του κύματος). Στο ελατήριο διαδίδεται ένα ……………………….. κύμα.

4. Συσπειρώνω τις πέντε πρώτες σπείρες με το χέρι μου και τις αφήνω ελεύθερες.
* Παρατηρώ ότι η διαταραχή που δημιουργείται διαδίδεται ……………….   ………………… του ελατηρίου. Οι σπείρες του ελατηρίου κινούνται …………………………. στη διεύθυνση διάδοσης της ……………………. Στο ελατήριο δημιουργείται ένα ………………………..κύμα.

5. Δημιουργώ παλμό (βήμα 2). Μετρώ το χρόνο που χρειάζεται ο παλμός για να φτάσει 5η φορά στο χέρι μου - μετά από διαδοχικές ανακλάσεις στο άλλο σταθερό άκρο του ελατηρίου. Τότε ο παλμός θα έχει διανύσει 10 φορές το μήκος του ελατηρίου.
* Συμπληρώνω το πίνακα 1

ΠΙΝΑΚΑΣ 1
α/α Μήκος ελατηρίου L - m Χρόνος διάδοσης t - sec Ταχύτητα διάδοσης διαταραχής -m/sec
1
2
3
4

Από τα αποτελέσματα του πίνακα 1 ποια η σχέση της ταχύτητας διάδοσης του κύματος με την μεταβολή του μήκους του ελατηρίου ( την δύναμη που τεντώνει το ελατήριο );

ΠΕΙΡΑΜΑ 2

1. Τεντώνω και στηρίζω το σκληρό ελατήριο σε μήκος 2,5m. Θέτω το ένα άκρο του σε ταλάντωση σταθερής συχνότητας και πλάτους 10cm.
2. Υπολογίζω τη συχνότητα ταλάντωσης του χεριού μου, μετρώντας το χρόνο 10 (πλήρων) ταλαντώσεων. [ f = αρ.ταλ/χρόνος ]



Καταγράφω την τιμή της συχνότητας στον πίνακα 2.

3. Παρατηρώ όρη και κοιλάδες που δημιουργούνται κατά τη διάδοση του κύματος κατά μήκος του ελατηρίου. Μετρώ την απόσταση δύο διαδοχικών κοιλάδων ( μήκος κύματος - λ ) και το καταγράφω στον πίνακα 2
4. Επαναλαμβάνω τα βήματα 2 και 3 για διάφορα μήκη του ελατηρίου, συμπληρώνοντας τον πίνακα 2

ΠΙΝΑΚΑΣ 2
α/α Μήκος ελατηρίου L - m συχνότητα f - Hz Μήκος κύματος λ - m
1
2
3
4

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

1. Ποια η σχέση του μήκους κύματος με το μήκος του ελατηρίου ( την δύναμη που τεντώνει το ελατήριο ); Με σταθερή συχνότητα.
2. Ερμήνευσε  τη μεταβολή του μήκους κύματος σε συνάρτηση με το μήκος του ελατηρίου, η οποία προκύπτει από τον πίνακα 2. Συνδίασε την εξίσωση του κύματος c=f.λ και τα συμπεράσματα από το πείραμα 1.
3. Παρατήρησες τη διάδοση εγκαρσίων και διαμήκων κυμάτων; ΝΑΙ - ΟΧΙ
4. Διαπίστωσες την εξάρτηση της ταχύτητας διάδοσης του κύματος από την δύναμη που τεντώνει το ελατήριο. ΝΑΙ - ΟΧΙ
5. Μέτρησες τη συχνότητα και το μήκος κύματος ενός αρμονικού κύματος; ΝΑΙ - ΟΧΙ
6. Είναι το μήκος κύματος ανάλογο με την ταχύτητα διάδοσής του; ΝΑΙ - ΟΧΙ