Termini
Eksāmena indikatori
Videolekcijas
Par mums
Rokasgrāmata
Fizika I
×
Koordināta, ātruma vektors un ātruma vektora modulis
Ātrums un atskaites sistēmas
Kustības datu vizualizēšana un interpretēšana
Momentānais ātrums: ātruma vektors un tā modulis
Kustības vienādojumu izvedums
Proporciju lietošana kustības aprakstā
Horizontāls sviediens
Spēki. Ievads (1. daļa)
Spēki. Ievads (2. daļa)
Otrā Ņūtona likuma lietojums aprēķinos
Sistēmas un objekti
Kontaktspēki fizikā
Pirmais Ņūtona likums
Kas krīt ātrāk – ķieģelis vai spalva?
Masa un inerce
Trešais Ņūtona likums
Vairāk par trešo Ņūtona likumu
Spēku sadalīšana komponentēs
Otrais Ņūtona likums
Vairāk par otro Ņūtona likumu
Vektoru vizualizācija divās dimensijās
Četras fundamentālās mijiedarbības
Masa kā inertuma mērs vai gravitācijas mijiedarbības mērs
Starptautiskās kosmiskās stacijas orbitālais ātrums
Masas ietekme uz orbitālo ātrumu
Darbs un enerģijas izmaiņa
Darba un enerģijas izmaiņas lietojums aprēķinos
Konservatīvie spēki
Enerģijas nezūdamības likums
Ķermeņa impulss
Spēka atkarības no laika grafiskais attēlojums
Viļņi. Ievads
Periodisku viļņu īpašības
Diega svārsta periods
Atsperes svārsta svārstību amplitūda un periods
Atsperes svārsta svārstību periodu ietekmējošie lielumi
Skaņas ātrums
Viļņi. Ievads
Apskatīt video Khan Academy platformā:
Introduction to waves
⛶
Transkripts:
LV
EN
Rādīt subtitrus:
00:00
Iedomāsimies, ka man ir virve.
00:03
Tā ir mana virve.
00:04
Un ko es darīšu - es paņemšu virves kreiso galu
00:07
un paraušu to uz augšu,
00:08
un tad atpakaļ uz leju.
00:10
Un mēs parunāsim par to, kas notiek vai kas, iespējams,
00:13
sāk veidoties.
00:14
Ja es parauju to šeit, augšup, tas, protams, pacels
00:19
auklu, kas atrodas pa labi, līdzi augšup.
00:21
Un aukla izskatīsies apmēram šādi.
00:24
Tā izskatīsies kaut kā tā.
00:26
Tagad es strauji paraušu atpakaļ uz leju.
00:29
Un, kad kustība aizies, paskatīsimies, kā izskatīsies virve,
00:31
kad kreisais punkts atkal būs sākotnējā pozīcijā.
00:35
Kreisais punkts - es to esmu parāvis atpakaļ uz leju.
00:37
Bet iepriekšējā laika posmā šai virves daļai bija kāds
00:41
augšupvērsts ātrums.
00:43
Tu vari to iedomāties šādi.
00:44
Un pat pēc šī brīža, kaut arī kreiso
00:48
punktu sāk vilkt uz leju, šis punkts šeit
00:53
joprojām turpina kustēties uz augšu.
00:55
Tātad tas turpinās kustēties augšup, varbūt lēnāk,
00:57
jo to sāk vilkt uz leju
00:59
virve kreisajā pusē.
01:00
Tātad tas izskatīsies apmēram tā.
01:02
Un tas pavilks virvi labajā pusē līdzi.
01:05
Virve izskatīsies apmēram šādi.
01:08
Virve varētu izskatīties apmēram tā.
01:10
Un tad es paņemšu šo - tā bija tikai
01:13
starppozīcija, lai virves posms tiktu parauts
01:16
pilnībā uz leju šeit.
01:24
Kā tagad izskatīsies virve?
01:26
Nu.
01:27
Šim puisim bija impulss, kas to tur aizveda.
01:30
Bet tad viss šis ātrums būtībā kļūs nulle,
01:33
jo to velk virve kreisajā pusē.
01:35
Un tagad tas mainīs virzienu.
01:37
Un tas būs nonācis šeit šajā punktā.
01:40
Punkts uz līnijas, kas bija šeit - violetajā laika
01:45
periodā - tam bija kāds augšupvērsts impulss.
01:47
Tātad tas turpinās kustēties, varbūt lēnākā tempā.
01:50
Tas būs tur un pavilks līdzi pārējo virves daļu
01:52
pa labi no tā.
01:53
Tagad mana virve izskatīsies apmēram šādi.
01:58
Un tad, visbeidzot, es paraušu virvi atpakaļ
02:01
sākotnējā pozīcijā - tātad šis kreisais punkts būs
02:03
tur.
02:06
Šis puisis iepriekšējā laika periodā
02:09
strauji kustējās uz leju.
02:11
Tātad tas varētu tur nonākt, gatavs atkal mainīt virzienu.
02:13
Šis puisis sāks kustēties uz leju.
02:15
Šim puisim, tieši šeit, bija augšupvērsts impulss.
02:19
Tātad tagad tas būs šajā, augšējā pozīcijā.
02:21
Un tas būs gatavs mainīt virzienu.
02:23
Tātad, kad esmu pabeidzis visu šo ciklu, kad esmu
02:25
pārvietojis uz augšu, uz leju un atpakaļ, mana virve varētu izskatīties
02:29
tieši šādi.
02:32
Un es varētu atlaist virvi.
02:33
Es varētu vienkārši atstāt šo mazo kreiso punktu tieši tur.
02:38
Un šis izliekums izplatīsies pa virvi.
02:41
Jo nākamajā laika brīdī, kā tas
02:42
izskatīsies?
02:44
Šis puisis tiks pacelts uz augšu ar šo kreiso punktu.
02:47
Tātad tas atgriezīsies miera stāvoklī.
02:50
Šis puisis tiek vilkts uz leju šeit ar virves daļu
02:53
pa kreisi no viņa, tātad viņš tiks vilkts uz leju.
02:56
Šis puisis tiek vilkts uz leju.
02:58
Bet šim puisim iepriekšējā laika periodā
03:01
bija augšupvērsts impulss, tāpēc tas būs pārvietojies uz augšu.
03:03
Un tā, nākamajā laika periodā mana virve
03:06
izskatīsies apmēram šādi.
03:13
Un šī svārstība virvē, ja es neko citu nedarīšu
03:16
un ja nezaudēšu enerģiju siltuma un berzes dēļ, un tamlīdzīgi,
03:19
tā vienkārši turpinās kustēties pa virvi tālāk.
03:22
Ja es paskatītos uz virvi kādā turpmākā brīdī, varbūt
03:25
ne tik tālu, virve izskatītos apmēram šādi.
03:29
Un ja es turpinātu skatīties, es redzētu šo svārstību.
03:32
Es turpinu lietot vārdu svārstība, jo
03:34
tiešām nav labāka vārda, ko lietot.
03:37
Es redzēšu šo svārstību vai perturbāciju, vai kā tu
03:40
to vēlies saukt, kas kustas pa virvi.
03:43
Kad mēs domājam par to, kas ir vilnis, mēs būtībā - es
03:47
mazliet pasteidzos - es turpinu to saukt par
03:49
svārstību, jo es negribēju lietot vārdu vilnis. Es
03:51
gribu teikt, kas tad īsti ir vilnis?
03:53
Un vilnis patiesībā ir tikai šī svārstība, kas izplatās
03:57
pa virvi.
03:59
Tātad šis ir labs brīdis, lai vispār definētu vilni.
04:02
Vilnis. Jo, kad es to definēšu, es varēšu sākt to saukt par
04:05
vilni, nevis par svārstību,
04:07
kas izplatās pa virvi.
04:09
Tātad vilnis ir svārstība, kas izplatās telpā.
04:24
Un tu vari redzēt citas viļņa definīcijas. Viena no
04:27
vistipiskākajām ir enerģija vai svārstība,
04:32
kas izplata enerģiju caur vidi.
04:35
Un kad kāds saka vide, tas ir tas, caur ko
04:36
vilnis izplatās.
04:37
Tātad šajā piemērā virve būtu mūsu vide.
04:42
Bet iemesls, kāpēc es negribu izmantot šo viļņa definīciju,
04:46
ir tas, ka nākamajos video mēs uzzināsim par
04:49
elektromagnētiskajiem viļņiem, un tie neizplatās caur
04:52
jebkādu vidi.
04:53
Tie izplatās caur vakuumu.
04:55
Tātad, lai saglabātu visu pēc iespējas vispārīgāku, mēs vienkārši sauksim to
04:58
par svārstību, kas izplatās caur telpu.
05:01
Un parasti tā pārnes enerģiju.
05:17
Ko es domāju ar enerģijas pārnesi?
05:19
Šajā kreisajā virves daļā es devu
05:21
nedaudz enerģijas virvei.
05:22
Es to pakustināju uz augšu, uz leju un tad atpakaļ.
05:25
Un tad, kad es to izdarīju, šī kustība uz augšu, uz leju un atpakaļ
05:28
notiek secīgi katram punktam pa
05:30
labi uz virves.
05:31
Tātad, ja es gaidītu pietiekami ilgi, uz virves tieši šajā punktā,
05:34
šeit tas kustēsies uz augšu, uz leju un tad atpakaļ.
05:38
Tieši tas, ko es izdarīju šeit, notiks ar šo
05:41
punktu tālāk uz virves.
05:41
Un tad vēlāk tas notiks ar kādu citu, nākamo
05:43
punktu uz virves.
05:44
Tātad tā enerģija, ko es sākotnēji ieliku
05:46
virves kreisajā pusē, tiek
05:48
pārnesta pa virvi.
05:49
Ja man būtu kāds objekts, kas sēž šeit uz virves,
05:54
varbūt, kad vilnis - kad svārstība - paiet tam garām,
05:59
šī lieta varētu tikt uzmesta gaisā; tā varētu tikt
06:01
pasviesta gaisā un nonākt
06:03
augstākā potenciālajā enerģijā.
06:05
Tātad šī svārstība pārnes
06:08
enerģiju šajā gadījumā.
06:10
Tagad tas, ko es šeit uzzīmēju, nav vienīgais viļņa veids,
06:13
kāds var būt. Es domāju, ka mana definīcija ir diezgan vispārīga.
06:16
Bet definīcija ir vispārīgāka nekā tas, ko es esmu
06:19
šeit uzzīmējis.
06:20
Piemēram, var būt skaņas vilnis. Ja tu vienkārši skaties
06:28
uz visām gaisa molekulām, un gaisam ir noteikts blīvums,
06:33
kas izskatās apmēram tā.
06:35
Un tagad iedomāsimies, ka man ir kāda membrāna - varbūt
06:38
tas ir skaļrunis - kas iesvārsta
06:41
gaisu kreisajā pusē.
06:42
Tātad tas vienkārši stumj - nu, ļauj man to uzzīmēt.
06:46
Iedomāsimies, ka man ir kāda virsma šeit, kas vienkārši ļoti
06:52
ātri iesvārsta - vienkārši kustas šajā virzienā,
06:55
un tad vienkārši atgriežas.
06:56
Līdzīgi tam, ko es izdarīju šeit, es eju uz augšu un uz leju.
06:58
Bet tā vietā, lai darītu tā, tas pastumj gaisu un tad
07:01
kustas atpakaļ.
07:02
Tātad kas notiks?
07:03
Tieši pēc tam, kad tas pakustas, gaisa molekulas, ko tas pastumj
07:06
uz priekšu, saspiedīsies kopā.
07:08
Gaiss tiek saspiests.
07:11
Tieši šeit visas šīs gaisa molekulas, kas bija tieši uz
07:13
virsmas, tiks pastumtas blakus visām šīm
07:15
gaisa molekulām, kas ir tieši tur.
07:17
Un tad, kad tas pārvietojas atpakaļ vai kad membrāna kustas
07:20
atpakaļ, šeit būs mazāk gaisa molekulu,
07:23
jo šeit būs zems blīvums.
07:25
Un tad šie puiši, kas visi ir saspiesti kopā,
07:28
gribēs attālināties viens no otra.
07:29
Tie pat var sadurties viens ar otru.
07:31
Un tā šie puiši sadursies ar tiem puišiem, kas
07:34
sadursies ar nākamajiem.
07:35
Un tā tālāk.
07:37
Un pēc tam, kad šie puiši sadursies ar tiem puišiem, tie puiši
07:39
atgriezīsies tur, kur tie bija.
07:41
Tātad būtībā tev būs šī svārstība,
07:43
kas būs molekulu kopums, starp kurām samazinās attālums vai
07:48
kas "saduras" ar blakus esošajām molekulām.
07:50
Tātad, ja tu to apskatītu kādā nākotnes laika periodā, pēkšņi
07:54
šī zona varētu izskatīties normāla.
07:57
Ļauj man to notīrīt un uzzīmēt tieši tā, kā es sāku.
08:01
Tātad šī zona varētu izskatīties normāla.
08:06
Bet šī daļiņu saspiešana varētu būt sasniegusi
08:09
tieši šeit.
08:15
Un ne tikai tas! Mēs redzējām, ka tieši pēc saspiešanas
08:17
parasti ir šī zema spiediena zona.
08:20
Tātad, ja es tiešām uzzīmētu šo vilni, un faktiski, ja
08:24
šī membrāna turpinātu to darīt atkal un atkal,
08:27
atkal un atkal - tātad tā turpinātu kustēties uz priekšu un atpakaļ, uz priekšu un
08:30
atpakaļ, vai pa labi un pa kreisi, pa labi un pa kreisi - tas, kas tev būtu,
08:32
ir saspiešanu sērija.
08:34
Gaisam vienkārši būtu saspiešanu sērija.
08:36
Tā ir viena saspiešana.
08:38
Tev būtu vēl viena saspiešana tieši tur.
08:41
Vēl viena saspiešana tieši tur.
08:44
Un tad starp saspiešanas zonām
08:45
gaiss ir mazāk blīvs.
08:47
Gaiss ir mazāk blīvs, kā šeit.
08:50
Un tas, ko mēs būtībā tikko radījām, ir skaņas vilnis,
08:53
kas ceļo caur gaisu.
08:55
Tātad šis šeit ir skaņas vilnis. Un šāda veida vilnis,
09:02
kur svārstību virziens ir tāds pats vai
09:06
pa to pašu asi kā virziens, kurā vilnis
09:09
ceļo - vilnis ceļo šajā virzienā -
09:12
to sauc par garenvilni. Tātad skaņas viļņi, kas izplatās
09:16
caur gaisu, ir garenviļņi.
09:23
Dažreiz tos sauc par kompresijas viļņiem. Tas pats.
09:28
Kompresijas vilnis. Jo to izraisa saspiešana.
09:31
Mūsu piemērs ar auklu, tas ir tā sauktais šķērsvilnis.
09:35
Jo svārstība, vides kustība,
09:44
notiek šķērsvirzienā attiecībā pret - vai pa asi,
09:48
kas ir šķērsvirzienā attiecībā pret - mūsu kustības virzienu.
09:50
Mēs kustamies šajā virzienā, pa labi.
09:53
Patiesībā mūsu vilnis kustas pa labi, bet faktiskā
09:56
vide kustas uz augšu un uz leju.
09:58
Mūsu vide kustas uz augšu un uz leju.
10:00
Tāpēc to sauc par šķērsvilni.
10:02
Kamēr šeit vide kustas pa kreisi un pa labi, bet
10:05
vilnis kustas pa labi.
10:06
Tātad tas ir gar to pašu asi.
10:08
Tātad mēs runājam par kompresijas vai garenvilni.
10:11
Tagad šajā pirmajā piemērā es vienkārši izdarīju vienu ciklu.
10:14
Es vienkārši paraustīju uz augšu, uz leju un atkal atpakaļ.
10:18
Un es radīju šo vienu svārstību.
10:20
Un mēs varam to saukt, kad tu to dari tikai vienu reizi, tu vari to uzskatīt
10:23
par viļņa impulsu.
10:26
Ja es turpinātu to darīt - ja es vienkārši svārstītu uz augšu, uz leju, atpakaļ
10:29
atkal, uz augšu, uz leju, atpakaļ atkal, un es turpinātu to darīt
10:31
periodiski, atkal un atkal, tad es radītu
10:34
periodisku vilni. Un mana aukla izskatītos
10:37
apmēram šādi.
10:43
Nu, patiesībā tā izskatītos kaut kā tā,
10:50
kur tā ir svārstība, kas radusies no mūsu pirmās reizes,
10:54
kad mēs pakustinājām šo kreiso daļu mūsu auklai.
10:59
Tātad šis šeit ir periodisks vilnis.
11:03
Nākamajā video mēs runāsim par daudzām
11:05
periodiska viļņa īpašībām. Kā viļņa garums un tā
11:09
frekvence, un tā periods ir saistīti ar tā ātrumu, un
11:12
visu to.
11:13
Bet es to atstāšu šajā video.
11:14
Bet es vienkārši gribēju, lai tu novērtētu to, ko es uzskatu par
11:17
jēdzienu, ko mēs izmantojam ikdienas dzīvē.
11:20
Tātad tas ir vilnis, tas ir skaņas vilnis.
11:22
Bet tas ir diezgan abstrakts jēdziens, kur mēs runājam par
11:24
vilni, mēs patiesībā vienkārši norādām uz svārstību,
11:27
kas kustas, parasti vidē, vismaz, kad mēs
11:30
to vizualizējam, bet ne vienmēr.
11:32
Bet mēs vienkārši norādām uz šo svārstību.
11:34
Un šī svārstība var būt dažādās formās. Tā var būt
11:37
šķērssvārstība, ja mēs runājam par auklu.
11:39
Tā var būt svārstība gaisa molekulu blīvumā
11:44
skaņas viļņa gadījumā. Un ir saistība.
11:47
Tātad, ja tu gribētu šeit vienkārši attēlot blīvumu atkarībā no pozīcijas -
11:53
ja es gribētu matemātiski attēlot šo kompresijas
11:55
vilni tieši šeit - pieņemsim, ka šī līnija attēlo vienkārši
11:59
miera stāvokli, pirms skaņas vilnis trāpa, tas ir
12:02
vienkārši normāls blīvums.
12:03
Ja mēs attēlotu blīvumu, tas varētu izskatīties
12:05
apmēram šādi.
12:07
Šeit mums ir ļoti augsts blīvums.
12:08
Šeit mums ir ļoti zems blīvums.
12:10
Šeit mums ir ļoti augsts blīvums.
12:11
Un ja tu to attēlotu, tas izskatītos ļoti līdzīgi tam
12:15
šķērsvilnim, ko es izveidoju ar virvi šī video
12:21
sākumā.
12:21
Un tieši tāpēc tie pat tiek grupēti kopā.
12:23
Jo matemātiski, kaut arī kompresijas vilnis
12:26
izskatās ļoti atšķirīgs, vai tu varētu to vizualizēt vai
12:29
konceptualizēt ļoti atšķirīgi no šķērsviļņa,
12:31
matemātiski tie būtībā ir viena un tā pati lieta.
12:34
Tev ir šis lielums.
12:35
Šajā gadījumā tas ir gaisa blīvums, kas mainās laika gaitā.
12:39
Šajā gadījumā tas ir augstums vai pozīcija, vai cik daudz
12:43
tu esi novirzījies no savas miera pozīcijas - tas ir
12:45
lielums, kas mainās laika gaitā, šī svārstība ceļo
12:50
pa vidi.
12:51
Tāpēc mēs saucam abas šīs lietas par viļņiem.
12:54
Nu labi, šajā video tas ir viss.
12:56
Un nākamajā video mēs nedaudz vairāk parunāsim par
12:58
periodisku viļņu īpašībām.
garenviļņi
(longitudinal waves)
lineārais ātrums
(linear speed (linear velocity))
šķērsviļņi
(transverse waves)