Тербеліс амплитудасы.Периоды мен жиілігі

13-суретте көрсетілген үзындықтары бірдей екі маятникгід тербелістерін салыстырамыз. Бұдан бірінші маятниктің екінші маятникке қарағанда тепе-теңдік қалпынан ауытқу шамасы үлкен екенін көруге болады.

Тербелмелі дененің тепе-теңдік қалпынан ең улкен ауытқуы тербеліс амшштудасы деп аталады. Әдетте амплитуданы А әріпімен белгілейді және ұзындық өлшем бірліктері метрмен (м), сантиметрмен (см) және т.б. өлшейді.

Тербеліс периоды және жиілігі. Толық бір тербеліс жасау үшін белгілі бір уақыт керек.

Толық бір тербеліс жасауға кеткен уақыт аралығын тербеліс периоды деп атайды. Тербеліс периоды Т әріпімен белгіленеді және ХБЖ-де секуңдпен өлшенеді.

Жиілік ұғымын енгізу үшін тіреуге екі маятник: біреуі ұзын, екіншісі қысқа іліп, оларды тепе-тендік қалпынан бірдей қашықтыққа ауытқытып жібереміз. Ұзын маятникке қарағанда қысқа маятниктің бірдей уақытта көп тербеліс жасайтынын көруге болады.

Уақыт бірлігіндегі тербелістер санын тербеліс жиілігі деп атайды.

Жиілік v ("ню") әріпімен белгіленеді. Жиілік бірлігіне ХБЖ жүйесінде бір секундтағы тербеліс саны алынады. Бұл бірлік неміс ғалымы Генрих Герцтің құрметіне герц (Гц) деп аталады.

Оқушыларды амплитуда, период және жиілік ұғымдарын қалыптастыру үшін сапалық, сандық есептерді шығарып, жеңіл орындалатын әр түрлі практикалық тапсырмаларды жасауды ұсыну керек. Тербеліс периоды мен оның жиілігінің арасындағы байланыс:

(1)

2.3 Гармониялық тербелістер. Тербелімелі қозғалысты сипаттайтын негізгі үғымдарды енгізгеннен кейін гармониялық тербелістер ұғымы енгізіледі.

Гармониялық тербеліс ұғымын енгізу үшін 14-суретте көрсетілген қондырғы серіппелі маятникті қолдануға болады. Бұл тәжірибеде төменгі бөлігінде тесігі бар кішкене ыдысқа құм (немесе боялған сұйық құйылған) салынған, оны тербелмелі қозғалысқа келтіріп; тербеліс жазықтығына перпендикуляр бағытта таспаны тұрақты жылдамдықпен жылжытсақ, онда таспада толқын тәрізді із қалады.

14 –сурет 15-сурет

15-суретте алынған қисықтың түрі көрсетілген. Ол синусоида деп аталады.

Егер қандай да бір дене координатасының уақытқа тәуелді графигі синусоида (косинуоида) болса, яғни координата уақыт өтуіне байланысты синус (косинус) заңымен өзгерсе, онда мұндай жағдайда координата да, дене де гармониялық тербеліс жасайды.

Физикалық шамалардың уақыт өтуіне байланысты синус және косинус заңы бойынша периодты өзгеруі гармониялық тербеліс деп аталады.

Негізгі мектептерде гармониялық тербелістер сапалық түрде қарастырылады. 10 сынып бағдарлы мектепте гармониялық тербелістердің уақыт бойынша өзгеру формуласы қорытылып шығарылады. Сондай-ақ серпімді маятник үшін , математикалық маятник үшін әсер ететін күштерді

қарастырып, дене тербелісінің үдеуін ( және )

қарастырып, гармониялық тербеліске басқаша анықтама беріліп нақтьшана түседі.

Тербелмелі қозғалыста жыдцамдық пен үдеу, координат сияқты периодты өзгеретінін, әрбір Т период өткен сайын жылдамдық пен үдеудің векторларының модулі мен бағыты қайталанып отыратынын түсіндіру қажет.

Бағдарлы мектепте тербелмелі қозғалыс энергиясының сақталу заңын серпімді немесе математикалық маятникті мысалға алып түсіндіру керек.

Тербелмелі қозғалыста кинетикалық энергия потенциалдық энергияға және керісінше түрленеді. Тепе-тендік қалып пен үлкен ауытқудың екі аралығывда кез келген күштерде дененің кинетикалық әрі потенциалдық энергиясы болады, бірақ олардың қосындысы, яғни толық энергия дененің кез келген қалпывда -ге тең болады. Тербелуші дененің толық энсргиясы W оның тербелістерінің амплитудасының квадратына пропорционал:

Механикалық энергияның сақталу заңын қолдана отырып, серіппелі және математикалық маятниктер үшін периодтың формуласы

қорытылып шығарылады.

Маятниктердің тербеліс периодының формуласын жақсы меңгеру үшін оқушыларға тәжірибе жүзіңде серіппелі маятник үшін серіппенің қатаңдығы үлкен болса, дененің тербеліс периоды соғүрлым аз болатынын, ал дененің массасы неғұрлым көп болса, тербеліс периоды соғүрлым көп болатынын тексеріп көрсетіп, түсіндіру қажет. Ал математикалық маятник үшін еркін түсу үдеуі мен жіптің ұзындығына байланысты тербеліс жиілігі қалай өзгеретінін өздеріне тәжірибе жасатып, сапалық түрде қорытыңды жасап түсіндіруді талап етуге болады.

Мысалы қатаңдығы үлкен серіппе алып тепе-теңдік қалпынан бірдей қашықтыққа (х) ауытқытқан кезде серпімділік күші (Ғ = -kx) артады. Демек, үдеу артады да, дене сол жолды тезірек жүріп өтеді, яғни период азаяды: Егерде дене массасын артгырса, онда бірдей серпімділік күшінде үдеу азаяды, ал период көбейеді. Математикалық маятник үшін де осы әдісті қоаданып түсіндіру керек.

Тербелмелі жүйе үшін жасалған қорытындылар үйкеліс күші жоқ жағдайда екенін ескерткен дұрыс. Шын мәнінде үйкеліс күші барлық кез келген жүйеге әсер етеді. Жүйенің энергиясы уақыт өткен сайын азаяды, тербеліс амплитудасы кемиді, яғни тербелмелі қозғалыс қайталанғанмен, енді тербеліс гармониялық емес.

Еркін тербелістің өту құбылысымен, оқушылар күнделікті тұрмыстан, көрсетілген демонстрациялық тәжірибеден жақсы таныс. Мысалға тез өтетін немесе ұзақ уақыт бойы тербеліп, жәй өшетін тербелістерді тәжірибе жасап көрсету керек.

2.4 Механикалық толқындар

Негізгі мектепте механикалық толқынды оқып-үйрену толқындық қозғалысты көрсету арқылы басталады. Мысалы 16-суретте ұзын серіппені көлденең жіпке іліп бір шетінен қолмен қағамыз (16,а-сурет)

Соққыдан серіппенің бірнеше орамдары сығылады да, серпімділік күші пайда болады, оның әсерінен бұл орамдар қайта таралады. Нәтижесінде серіппенің бір жері шоғырланып, (16,ә-сурет) екінші жері сирейді. Егер серіппенің шетін қолмен бірқалыпты қақсақ, онда бүл қүбылыс қайталанады (16, б-сурет). Осылайша серіппенің орамдары өзінің тепе-теңдік қалпының маңында тербеледі. Бұл тербеліс орамнан-орамға бүкіл серіппені жағалай беріледі. Басқаша айтқанда, серіппені жағалай оның сол шетінен оң шетіне ұйытқу тарайды, яғни ортаның жағдайын сипаттайтын кейбір физикалық шамалар өзгереді.

Бұл жағдайда ұйытқу уақыт өтуімен серіппедегі серпімділік күшінің, тербелістегі орамдардың қозғалыс жылдамдығы мен үдеуі, олардың тепе-тендік қалпынан ығысуының өзгерісін көрсетеді.

Пайда болган орнынан алыстап кеңістікте таралған ұйытқу толқын деп аталады.

Бұл қарастырған жағдайда. пайда болған толқын тербеліс бағытымен бағыттас. Ондай толқындарды қума толқың деп атайды.

Қума толқындардан басқа көлденең толқывдар да пайда болады. Мысалы 17-суретгегі тәжірибені жасап, талдай ошрып қума толқынға анықтама береміз.

Тербелістері толқынның таралу багытына перпендикуляр болатын толңындар Ісөлденең толқындар деп аталады.

Өтілген материаддарды бекііуге және толқын ұзындығы үғымын енгізгенде қума, көлденең толқындарды толқындық машинаның көмегімен демонстрациялап көрсетуге болады.

Қума және көлденең толқындарға тән негізгі қасиеті олар кеңісгікге тарай отырып заттасымадцанбай, энергия тасымадданады.

Балаларға мүны жоғарыда кел тірілген тәжірибелерді мысалға ала отырып, түсіндіру керек. Сондай-ақ су бетіндегі толқынды тәжірибе жасап көрсетуге болады,

Сондай-ақ серпімді көлденең толқындар тек қатты денелерде тарайды, ал серпімді қума толқындар кез келген қатты, сұйық және газ тәрізді ортада тарай алатынын түсіндіру қажет.

Оқушылар серпімді толқынды оқып үйренуде толқынның таралу жылдамдығы туралы алғаш рет мәлімет алады.

Сонымен оқушылар толқындық қозғалысты оқып үйренгенде көлденең толқындарды толқын жоталары немесе ойыс жерінің тарау жылдамдығы, ал қума толқындарда шоғырлану мен сиреудің таралу жыддамдығын қарастырады.

Мұнда мынаған көңіл аударған дұрыс, оқушылар толқынның тарау жылдамдығы мен толқындағы нүктенің тербеліс жылдам-дығымен шатастырмауы қажет. Ол үшін нақты мысалдар мен есептерді қарастырған дұрыс.

Серпімді ортада толқынның тарау жылдамдығы ортаның тығыздығы мен деформация турлеріне байланысты болады. Сондай-ақ қума және көлденең толқындар қатты денелерде әртурлі жьлдамдықпен тарайтынын түсіндіру керек. Қума толқындар сығылу деформация кезінде, ал көлденең толқындар ығысу және қатты денелердің серпімділік қасиетіне байланысты деформация кезінде пайда болады. Сондықтан да толқындардың тарау жылдамдықтары әртүрлі.

Сонымен толқынның жылдамдығы ортаның қасиетіне байланысты, ал жиілігіне тәуелді емес. Көбінесе амплитудасы үлкен емес толқындарды қарастырамыз, олай болса толқын жылдамдығы амплитудаға да байланысты болмайды.

Оқушылар көлденең және қума толқындардың пайда болуымен және толқын жылдамдығымен танысқаннан кейін тағы бір маңызды ұғым толқын ұзындығын енгіземіз.

Толқын ұзындығы ұғымы оқушыларға толқынның кеңістіктегі периодтық қасиетін түсінуге көмектеседі Бір период ішіндегі толқынның тарау қашықтығы толқын ұзындығы болып табылады. Бұл анықтамадан оқушыларға бұрыннан таныс бір қалыпты қозғалыс ұғымы мен оның теңдеуі арқылы формуласын оңай иеңгереді. Мүұндағы - толқын жылдамдығы, Т -период.

Толқын ұзындығы деп толқын ішіндегі бірдей қозғалатын және тепе-тендік қалпынан бірдей ауытқитын бір- біріне ең жақын жатқан нүктелердің ара қашықтығын айтамыз.

Мұңда бір-бірінен қашықтықта орналасқан нүктелер бірдей тербелетіні түсіндіріледі.

Кеңістікте толқынның уақыт бойынша тарауы периодты құбылыс. Тербелістерді оқып-үйренген кезде оқушылар тербелістерді анықтайтын физикалық шамалардың уақыт бойынша периодтылығын және тербелген нүкте координатасының уақытша тәуелді графигімен танысқан болатын. Серпімді толқындарды қарастырғанда осы графиктерге ұқсас тербелген нүктенің толқын көзіне дейінгі қашықтықтың ығысуға (координатаға) байланысты графигімен (18-сурет) белгілі уақыт мезетіндегі және толқындық процестегі ортаның белгілі нүктесі үшін ығысудың (координатасы) уақытқа байланысты графигімен танысады (19-сурет).

Оқушылар материалды жақсы меңгеру үшін оларға эксперименттік тапсырмалар мен графиктік есептер мен сұрақтарды ұсынуға болады.

формуласын талдай отырып, ондағы физикалық шамалардың басқа шамалармен байяаяыс сипатьш ашу керек. Мысалы,тербеліе периоды оның жиілігімен тәуелділікте, олай болса толқын ұзындығын толқын жылдамдығы мен жиілігі арқылы өрнектеуге болады.

Бұл байланысты тәжірибе арқылы тексеруге болады. Мысалы толқындық ваннадағы тербеткіштің жиілігін өзгерту арқылы толқын ұзындығының өзгеруін бақылайды, мұнда толқын жылдамдығы ортаның қасиетіне байланысты болғандықтан өзгермейді.

Серпімді толқындарды оқып үйренгенде "Тербелістер мен толқындар" атты фильмді көрсеткен тиімді.

2.5 Дыбыс тербелістері мен толқындары

Оқушылардың тербелістер меи толқындар туралы алған білімдері дыбыс құбылыстарыы қарастыруға мүмкіндік береді. Оқушылар толқындар және оларды сипаттайтан шамалар туралы алған білімдерін дыбыс құбылыстарын оқып-үйренген кезде одан ары тереңдетіп нақтылай түседі.

Дыбыс толқындарын оқып үйренуді оқушыларға дыбыс көздері мен оларды қабылдағыштарды таныстырудан бастаған дұрыс. Мысалға өзіндік жиілігі бар камертон, ішек және еріксіз тербеліс көздері, электр тербелістерін дыбысқа айналдыратын қондырғыларды қарастыруға болады. Сондай-ақ дыбыс қабылдағыш микрофондардың әртүрін көрсетіп, құрылысымен таныстарады. Одан кейін дыбыс толқындарының тарау құбылысы түсіндіріледі.

Дыбыс толқындары тарау үшін серпімді орта қажет екенін демонстрациялық эксперимент жасап, көрсетіп түсіндіріледі. Мұнда ауа сорғысы қалпағының астына Одан кейін сорғымен ауаны сорғыза бастаймыз. Ауа сиреген сайын дыбыс нашар естіледі де ақырында мүлде жоғалады. Дыбыс ауада ғана емес басқа ортада да тарайды. Жермен немесе теміржол рельсімен дыбыстың үлкен қашықтыққа тарайтынын оқушылар жақсы біледі.

Сондай-ақ дыбыстың суда, металда, кеуек денелерде қалай тарайтынын тәжірибелер жасап көріп салыстыруға болады.

Әр түрлі ортадағы дыбыстың тарау жылдамдығын қарастырып, осы рртадағы дыбыс жылдамдықтарына нақты мысалдар келтіріледі. Мысалы, дыбыстың ауадағы жылдамдығы- 300 м/с, суда- 1500 м/с, металда ауаға қарағанда 15 есе жылдам тарайтынын айтқан өте пайдалы. Дыбыстың тарау жылдамдығы неге әр түрлі ортада басқаша болатын оқушылардың өздері түсіндірсін. Себебі олар толқынның тарау жылдамдығы ортаның тығыздығына, деформацияның түріне байланысты толқын тудырған серпімділікке тәуелділігін біледі.

Одан кейін оқушыларға дыбысты адам құлағының қабылдауын, яғни жиілігі 20 Гц-тен 20000 Гц аралығында қабылдайтыньш, ал жиілігі 20 Гц-тен кем инфрадыбыстар, ал жиілігі 20000 Гц-тен артық улътрадыбыс, 10⁹Гц-тенүлкені гипердыбыстар деп аталатыны айтылады. Сондай-ақ дыбыс толқындарының сипаттамалары (жиілігі, интенсивтілігі, спектрлік құрамы) қарастырылады. Дыбыс толқынының интенсивтілігі дыбыстың тарау бағытына перпендикуляр орналасқан бірлік ауданға бірлік уақыт ішінде келген энергиямен сипатталады. Дыбыс толқындарының интенсивтілігінің өзгешелігін адам дыбыс қаттылығымен айырады. Дыбыс қаттылығы тербеліс амплитудасына тәуелді: дыбыс амплитудасы неғұрлым үлкен болса, соғұрлым дыбыс қатты болады. Дыбыс жоғарылығы тербеліс жиілігіне тәуелді: дыбыс көзінің тербеліс жиілігі неғұрлым үлкен болса, соғұрлым шығарған дыбысы жоғары болады. Барлық басқа күрделі дыбыстардың тоны обертондар (қосымша дауыс құбылысы) деп аталады. Обертондар дыбыс тембрін анықтайды, яғни бір дыбыс көздерін келесіден ажыртауға мүмкіндік беретін қасиеті. Мысалы, рояль даусын, домбыра немесе скрипка даусынан оңай ажыратамыз.

Электронды осциллографқа микрофонды қосып камертонның қарапайым тонының (монохраматты синусоида толқыны) және музыкалық аспан дыбысын (бірнеше жиіліктердің қосындысы негізгі тон мен обертондар) және шу (үздіксіз жиіліктер жиынтығы) осциллограммаларының айырмашылықтары көрсетіледі.

Дыбыс толқындарының резонанс құбылысы оның толқындық қасиетінің дәлелі болып табылады.

Резонанс құбылысының пайдалы және зиянды жақтарын айтып өту керек. Мысалы музыкалық аспаптарда дыбысты күшейту үшін резонаторлар қолданылады. Гитарада, скрипкада және басқа да ішекті аспаптарда резонатор қызметін сыртқы қораптарының (астыңғы және үстіңгі) бөліктері атқарады. Резонаторлар аспап шығаратын дыбысты күшейтуге көмектеседі және бір аспаптың үнін екіншісінен ажыратуға болатын дыбыс құбылысының бояуы тембрді береді. Дыбыс тембрі резонатордың өлшемі мен формасына ғана емес, оның қандай ағаштан жасалғанына және жаққан лак құрамына тәуелді. Бұл резонанстың пайдалы жағы. Ал зиянды жағына телефон, микрофон, дыбыс зорайтқыштарда мембрана мен катушканығ еріксіз тербелісі пайда болады. Осы еріксіз тербелістер құрылғының өз тербелісімен сәйкес келгенде қаттырақ дыбыс шығын, беріліп жатқан хабардың дауысында бұзылу пайда болады. Сонымен, бұл құрылғыларда резонанс құбылысы пайдасыз.

Соңында, оқушыларды дыбыстың шағылу құбылысымен таныстырып, жаңғырықтың қай уақытта болатыны түсіндіріледі. Адам құлағы екі дыбысты ажыратады, егерде олардың шығу аралығы 0,1 с- тан кем болмаған кезде.

Тақырыпты қайталап жалпылау сабағын өткен кезде серпімді толқындарын барлық диапозонымен және олардың қолданылуымен таныстырылады.

Мысалы, төменгі жиіліктегі серпімді толқындар жер сілкінісін зерттеуде, әрі жер сілкінісінің тіркеуде қолданылады. Инфрадыбыс көздері, атмосферадағы жел, найзағай, жер қыртысындағы жарылысты тіркеуде және т.б. қолданылады.

2.6 Периодты күштің тербелмелі жүйеге әрекет етуі. Резонанс

Ал енді периодты күштің тербелмелі жүйеге әрекет ететін жағдайын қарастырайық. Тербелмелі жүйенің езінің де меншікті тербеліс периоды болады емес пе, ал күш басқа бір периодпен өзгеруі мүмкін. Тәжірибеге жүгінейік. Тербелмелі жүйе ретінде серіппеге бекітілген жүкті алып, осы серіппелі маятникті гармоникалық тербелістер алуға арналған механизмнің жібіне ілеміз. Тұтқаны бірқалыпты айналдыра бастасақ, жүктің қозғалысы алғашқыда күрделі болады. Бірақ бірнеше айналымнан кейін біз жүктің қозғалысы дұрыс периодты тербелістерге айналғанын көреміз. Бұл кезде біз тұтқаны қандай жылдамдықпен айналдырсақ та, жүктің орныққан тербелісі тұтқаның айналу периодына тең периодпен жүзеге асады. Бұдан мынадай қорытынды жасауға болады.

1. Периодты түрде өзгеретін күш әрекет ететін тербелмелі жүйеде периодты қозғалыс орнытады. Мұндай қозғалысты еріксіз тербелістер деп атайды.

2. Еріксіз тербелістердің периоды мәжбүр етуші күштің периодына тең.

Жоғарыда еркін тербелістер энергияның шығын болуына байланысты біртіндеп өшетінін кердік. Ал еріксіз тербелістер болса, үйкелістің болғанына қарамастан, мәжбүр етуші күштің әрекеті бар болған кезде периодты болып табылады. Бұл еріксіз тербелістер кезінде үйкеліске шығын болған энергия жүйеге әрекет етуші периодты күш жұмысының есебінен үнемі толығып тыратындығымен түсіндіріледі. Ал еркін тербелістер кезінде жүйеге тек қозғалыстың алғашкы сәтінде ғана энергия қоры беріледі де, қозғалыс осы энергия қоры түгел таусылғанша ғана жалғасады.

Орныққан еріксіз тербелістердің жиілігі қашанда сыртқы күштің жиілігіне тең. Енді осы еріксіз тербелістер амплитудасының жиілікке қалай тәуелді екенін айқындайық. Керілген жіпке екі маятник ілеміз. Мұндағы А маятнигінің ұзындығы езгермейді. Ал В маятнигінің ұзындығын жіптің бос ұшын әрлі-берлі қозғай отырып өзгертуге болады. Егер маятникті тербеліске келтірсек, онда ол керілген жіп арқылы A маятникке қайсыбір периодты күшпен әрекет етеді. Соның салдарынан енді А маятник те еріксіз тербеле бастайды. В маятниктің ұзындығын азайта отырып, оның тербеліс жиілігін өзгертуге болады. Сөйтіп, А маятникке әрекет ететін мәжбүр етуші күштің жиілігін өзгертеміз. Сонда осы мәжбүр етуші күштің жиілігі А маятник тербелісінің меншікті жиілігіне жақындағанда (маятниктердің ұзындықтары теңелгенде), А маятниктің тербеліс амплитудасы кенет артып кететінін байқауға болады. Міне, осы мәжбүр етуші күштің тербеліс жиілігі мен тербелмелі жүйенің меншікті жиілігі дәл келген кездегі еріксіз тербелістерамплитудасының кенет арту құбылысы резонанс деп аталады. Резонанс құбылысымен қай-қайсымыз да жиі ұшырасамыз. Бірақ көбінесе оған мән бермейміз. Мысалы, үйдің тұсынан трамвай, трактор, пойыз, жүк машинасы, т.б. өте шыққан кезде, терезенің әйнегі дірілдеп, шыныаяқтар сылдырлайды. Өйткені сыртқы тербелістер жиілігі үйдегі денелердің меншікті жиілігімен сәйкес келеді де, соның салдарынан резонанс құбылысы пайда болады.

Резонанс пайдалы да, зиянды да болуы мүмкін. Пайдалы болған кезде оны арттыруға тырысады. Мысалы, жол құрылысында, үйдің іргетасын құйғанда, құйматасты (бетонды) немесе сусыма нәрселерді тығыздау үшін арнайы вибратор-тығыздағыштар пайдаланылады. Ал зиянды болғанда, резонансты болдырмау үшін әртүрлі шаралар қолданылады. Мысалы, электрқозғалтқыштар, бу және газ турбиналарының табаны іргетасқа бекітілген болса, олардың тербелісі біртұтас еден арқылы машинаорналасқан үйге беріледі. Соның салдарынан іргетастың еріксіз тербелістерінің амплитудасы үлкен мәнге жетіп, нәтижесінде үйдің құлауы да мүмкін. Мұндай жағдайларда тербелістердің меншікті жиілігі сыртқы күштің жиілігімен дәл келмейтіндей ету керек.

Қортынды

Тербелістердің серпімді ортаның бір бөлшегінен екінші бір бөлшегіне таралу процесі механикалық толқын деп аталады. Пайда болу табиғатына қарай толқындар механикалық және электромагниттік болып бөлінеді. Сол ортадағы нүктенің тербеліс бағытына қатысты және толқынның таралу бағытына байланысты толқындар көлденең және бойлық (қума) толқындар деп екіге бөлінеді.

Бөлшектерінің тербелісі толқынның таралу бағытына перпендикуляр бағытта жүзеге асатын толқынды көлденең толқын деп айтады. Көлденең толқындар бір қабаттың екінші қабатқа қатысты ығысуы кезінде пайда болатын серпімділік күштері әрекетінен ғана туындайды. Мұндай қасиет тек қатты денелерге ғана тән. Сұйықтар мен газдарда олардың аққыштығы салдарынан қабаттардың ығысуы кезінде серпімділік күштері пайда болмайды. Алайда біз жоғарыда сұйық бетінде де көлденең толқындар пайда болуы мүмкін екенін қарастырдық. Бірақ олар серпімділік күші әрекетінен емес, ауырлық және беттік керілу күштері әрекетінен туындайды, сондықтан да оларды кейде гравитациялық толқындар деп те атайды. Теңіз толқындары — тек дене бетін қамтитын толқындық қозғалыс мысалдарының бірі. Терендік артқан сайын толқулар тез өше бастайды. Мұндай толқынды мектептегі толқындық машина көмегімен бақылау өте ыңғайлы, мұнда орта бөлшектерінің рөлін атқаратын кішкене шарлар вертикаль бойымен тербеледі, ал толқын ойыстарымен және өркештерімен кезектесе отырып, горизонталь бойымен ығысады. Сондықтан да енді бізге суға лақтырылған тастың түскен жерінен тарайтын толқындар неліктен, мысалы, қалтқыны жағаға қарай итермейтіні де түсінікті болады. Қалтқының қозғалысы да оның астындағы су бөлшектерінің қозғалысы сияқты тек жоғары-төмен қарай секіріп, тербелмелі қозғалысқа түседі.

Бөлшектерінің тербелісі толқынның таралуы бойында жүзеге асатын толқынды бойлық толқын деп атайды. Ортаның бөлшектерінің тербеліс бағыты толқындардың таралу бағытына сәйкес келсе толқындар бойлық деп аталады. Бойлық толқындар қатты, сұйық және газ тәрізді денелерде таралады. Біз әр түрлі механикалық толқындарды байқаймыз. Олар дыбыс толқындары, ультрадыбыс, инфрадыбыс (ауаның серпімділігінен пайда болады), су бетіндегі толқындар (ауырлық күші, беттік керілу күші әрекетінен пайда болады) мен жер қабаттарының тербелісін туғызатын сейсмикалық толқындар. Көлденең толқындардан басқа толқынның таралу бағытында тербелуі кезінде бойлық толқындар да болады. Бойлық толқындардың пайда болуын бір ұшы тірекке бекітілген серіппенің көмегімен бақылайық. Егер серіппенің бос ұшы жағынан соғатын болсақ, онда серіппе бойымен сиреулер мен шоғырланулардан тұратын толқын жүгіріп өтеді.

Бойлық және көлденең толқындар.

Ал электромагниттік толқындар - бір-бірімен байланысқан айнымалы электр және магнит өрістерінің кезекпен өзгеруі. Жиілігіне және толқын ұзындықтарына байланысты электромагниттік толқындарды мынадай жеті түрге бөледі:

1. Төменгі жиілікті сәуле шығару;

2. Радиотолқындар;

3. Инфрақызыл;

4. Көрінетін сәуле шығару;

5. Ультракүлгін сәуле шығару;

6. Рентген сәулелері;

7. Гамма-сәуле шығару.

Толқындық қозғалыстарды сипаттау үшін екі физикалық шама - толқынның ұзындығы және таралу жылдамдығы енгізілген. Толқын ұзындығын гректің λ әрпімен белгілейді. Толқын ұзындығы — Т периодқа теңуақыт аралығында толқын таралатын арақашықтық. Басқаша айтқанда, толқын ұзындығы деп толқын ішіндегі бірдей қозғалатын және тепе-теңдік күйінен ауытқулары да бірдей болатын бір-біріне ең жақын жатқан екі нүктенің арақашықтығын айтамыз. Толқынның таралу жылдамдығы - тербелістің бірлік уақытында толқынның қандай қашықтыққа таралғанын көрсететін физикалық шама, яғни ν=λ/Т

Механикалық толқын серпімді ортада таралатындықтан, оның таралу жылдамдығы ортаның қасиетіне байланысты. Толқынның бір ортадан екінші бір ортаға өтуі кезінде оның жылдамдығы өзгереді. Ал Т тербеліс периоды ν тербеліс жиілігімен Т = 1/ν қатынасы арқылы байланысатындығын еске түсірсек, онда толқын жылдамдығы v=λν өрнегімен анықталады.

Әдебиеттер:

1. Теория и методика обучения физике в школе. Частные вопросы / Под ред. С.Е.Каменецкого. М.: Академия, 2000. Ч. 1. С.71-89.

2. Құдайқұлов М., Жаңабергенов Қ. Орта мектепте физиканы оқыту әдістемесі. Алматы: Рауан, 1998. 20-тарау. 224-233 бб.

3. Методика прегюдавания физики в 8-10 классах средней школы / Под ред. В.П.Орехова и А.В.Усовой. Ч. 2. М.: Просвещение, 1980. Гл.12. С.180-198.

4. Перышкин А.В., Гутник Е.М., Акитай Б.Е. Физика. 9 сынып. Алматы: Дрофа-Кітап, 2004. ІІ-тарау. 88-136 бб.

5. Физика және астрономия: Жалпы білім беретін мектептің 9-сыныбына арналған оқулық. Өңд., толықт. 2-бас. / Р. Башарұлы, Д. Қазақбаева, У. Токбергенова, Н. Бекбасар. — Алматы: "Мектеп" баспасы, 2009. — 240 бет, суретті. ISBN 9965-36-700-0

6. Физика: Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытындағы 11-сыныбына арналған оқулық. Өңд., толықт. 2-бас. / С. Тұяқбаев, Ш. Насохова, Б.Кронгарт, т.б. — Алматы: Мектеп, 2011. — 400 бет, суретті. ISBN 978 - 601 - 293 - 390 - 1