普通物理General Physics 16 - Transverse Waves - ppt download

普通物理講義-16 / 國立彰化師範大學物理系/ 郭艷光教授Outline 16-1 What Is Physics? 16-2 Types of Waves 16-3 Transverse and Longitudinal Waves 16-4 Wavelength ... 上传 请登录 Mypresentations Profile 反馈 Logout 搜索 请登录 请登录 Authwithsocialnetwork: 注册 忘记密码？ Downloadpresentation Wethinkyouhavelikedthispresentation.Ifyouwishtodownloadit,pleaserecommendittoyourfriendsinanysocialsystem.Sharebuttonsarealittlebitlower.Thankyou! Buttons: 取消 Download Presentationisloading.Pleasewait. 普通物理GeneralPhysics16-TransverseWaves PublishedbyCharleenWilson Modified3年之前 嵌入 Downloadpresentation Copytoclipboard Similarpresentations More Presentationontheme:"普通物理GeneralPhysics16-TransverseWaves"—Presentationtranscript: 1 普通物理GeneralPhysics16-TransverseWaves郭艷光Yen-KuangKuo國立彰化師大物理系暨光電科技研究所電子郵件:網頁: 2 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Outline16-1WhatIsPhysics?16-2TypesofWaves16-3TransverseandLongitudinalWaves16-4WavelengthandFrequency16-5TheSpeedofaTravelingWave16-6WaveSpeedonaStretchedString16-7EnergyandPowerofaWaveTravelingAlongaString16-8TheWaveEquation16-9ThePrincipleofSuperpositionforWaves16-10InterferenceofWaves16-11Phasors16-12StandingWaves16-13StandingWavesandResonance2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 3 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授16-1WhatIsPhysics?Awaveisdefinedasadisturbancethatisself-sustainedandpropagatesinspacewithaconstantspeed.2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 4 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授16-2TypesofWavesWavescanbeclassifiedinthefollowingthreecategories:Mechanicalwaves.TheseinvolvemotionsthataregovernedbyNewton’slawsandcanexistonlywithinamaterialmediumsuchasair,water,rock,…etc.2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 5 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授16-2TypesofWavesElectromagneticwaves.ThesewavesinvolvepropagatingdisturbancesintheelectricandmagneticfieldgovernedbyMaxwell’sequations.Theydonotrequireamaterialmediuminwhichtopropagatebuttheytravelthroughvacuum.Matterwaves.Allmicroscopicparticlessuchaselectrons,protons,neutrons,atomsetchaveawaveassociatedwiththemgovernedbySchrodinger’sequation.2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 6 16-3TransverseandLongitudinalWavesIfthedisturbanceassociatedwithaparticularwaveisperpendiculartothewavepropagationvelocity,thiswaveiscalled“transverse”.Awaveinwhichtheassociateddisturbanceisparalleltothewavepropagationvelocityisknownasa“longitudinalwave”.2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 7 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-1SeismicwavesarewavesthattraveleitherthroughEarth’sinteriororalongtheground.Seismologystationsaresetupmainlytorecordseismicwavesgeneratedbyearthquakes,buttheyalsorecordseismicwavesgeneratedbyanylargereleaseofenergynearEarth’ssurface,suchasanexplosion.Astheseismicwavestravelpastastation,theyoscillatearecordingpenandthepentracesoutagraph.Figure16-3aisoneofthegraphscreatedbyseismicwavesfromthesinkingofthesubmarineKursk.2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 8 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-1Thefirstoscillationsofthepenaremarkedwithanarrowandwereofsmallamplitude.Muchstrongeroscillationsbeganabout134slater.Fromthis,analysisconcludesthatthefirstseismicwavesweregeneratedbyanonboardexplosion,possiblyatorpedothatfailedtolaunchwhenfired.Theexplosionpresumablybreachedthehull,startedafire,andsankthesubmarine.2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 9 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-1Thelater,muchstrongerseismicwavesweregeneratedafterthesubmarinewassunkandwerepossiblygeneratedwhenthefirecausedseveralofthepowerfulmissilesonboardtoexplodesimultaneously.ThesestrongerwavesarrivedatseismologystationsaspulsesseparatedbyatimeintervalΔtofabout0.11s.TowhatdepthDdidthesubmarinesink?2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 10 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-12018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 11 16-4WavelengthandFrequencySuchawavewhichisdescribedbyasine(oracosine)functionisknownas“harmonicwave”.2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 12 16-4WavelengthandFrequency2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 13 16-5TheSpeedofaTravelingWave2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 14 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-2(a)Awavetravelingalongastringisdescribedbyy(x,t)=sin(72.1x-2.72t)inwhichthenumericalconstantsinSIunits(m,72.1rad/m,and2.72rad/s).Whatistheamplitudeofthiswave?Solutions:2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 15 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-2(b)Whatarethewavelengthperiodandfrequencyofthiswave?Solutions:2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 16 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-2(c)、(d)(c)Whatisthevelocityofthiswave?(d)Whatisthedisplacementyatx=22.5cmandt=18.9s?Solutions:2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 17 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-3(a)InExample16-2d,weshowedthatatt=18.9sthetransversedisplacementyoftheelementofthestringatx=0.255mduetotheequationofy(x,t)=sin(72.1x-2.72t)is1.92mm.2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 18 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-3(a)Whatisu,thetransversevelocityofthesameelementofthestring,atthattime?(Thisvelocity,whichisassociatedwiththetransverseoscillationofanelementofthestring,isintheydirection.Donotconfuseitwithv,theconstantvelocityatwhichthewaveformtravelsalongthexaxis.)2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 19 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-3(a)Keyidea:Thetransversevelocityuistherateatwhichthedisplacementyoftheelementischanging.Ingeneral,thatdisplacementisgivenbyy(x,t)=ymsin(kx-ωt).Foranelementatacertainlocationx,wefindtherateofchangeofybytakingthederivativeofy(x,t)=ymsin(kx-ωt)withrespecttotwhiletreatingxasaconstant.2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 20 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-3(a)Solutions:2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 21 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-3(b)Whatisthetransverseaccelerationayofthesameelementatthattime?Keyidea:thetransverseaccelerationayistherateatwhichthetransversevelocityoftheelementischanging.From,againtreatingxasaconstantbutallowingttovary,wefindComparisonwithy(x,t)=ymsin(kx-ωt),wecanwritethisas2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 22 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-3(b)Solutions:2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 23 16-6WaveSpeedonaStretchedStringAstringwhoselinearmassdensityisμ.Thetensiononthestringisequaltoτ.DimensionalAnalysis:Thegoalhereistocombineμ(dimensionML-1)τ(dimensionMLT-2)insuchawayastogeneratev(dimensionLT-1).Cisadimensionlessconstantthatcannotbedeterminedwithdimensionalanalysis.2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 24 16-6WaveSpeedonaStretchedString2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 25 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-4Figureshowstwostringshavebeentiedtogetherwithaknotandthenstretchedbetweentworigidsupports.Thestringshavelineardensitieskg/mandkg/m.TheirlengthsareL1=3.0mandL2=2.0m,andstring1isunderatensionof400N.Simultaneously,oneachstringapulseissentfromtherigidsupportend,towardtheknot.Whichpulsereachestheknotfirst?2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 26 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-4Keyidea:ThetimettakenbyapulsetotravelalengthList=L/v,wherevistheconstantspeedofthepulse.Thespeedofapulseonastretchedstringdependsonthestring’stensionτandlineardensityμ,andisgivenbyBecausethetwostringsarestretchedtogether,theymustbothbeunderthesametensionτ(=400N).2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 27 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-4Solutions:Wave2reachesfirst2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 28 16-7EnergyandPowerofaWaveTravelingAlongaString2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 29 16-7EnergyandPowerofaWaveTravelingAlongaString2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 30 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-5Astretchedstringhaslineardensityμ=525g/mandisundertensionτ=45N.Wesendasinusoidalwavewithfrequencyf=120Hzandamplitudeym=8.5mmalongthestring.Atwhataverageratedoesthewavetransportenergy?2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 31 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-5Keyidea:TheaveragerateofenergytransportistheaveragepowerPavgasgivenby:2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 32 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-5Solutions:2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 33 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-52018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 34 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授16-8TheWaveEquationθ22018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 35 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授16-8TheWaveEquation2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 36 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授16-8TheWaveEquation2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 37 16-9ThePrincipleofSuperpositionforWavesOverlappingwavesalgebraicallyaddtoproducearesultwave(ornetwave).Note:Overlappingwavesdonotinanywayalterthetravelofeachother.2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 38 16-10InterferenceofWaves2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 39 16-10InterferenceofWavesConstructiveinterferenceIthasitsmaximumvalueifψ=0.Thisphenomenonisknownasfullyconstructiveinterference.2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 40 16-10InterferenceofWavesDestructiveinterferenceIthasitsminimumvalueifψ=π.Thisphenomenonisknownasfullydestructiveinterference.2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 41 16-10InterferenceofWavesIntermediateinterferenceTheamplitudeoftwointereferingwavesisgivenby:Wheninterferenceisneitherfullyconstructivenorfullydestructive,itiscalled:intermediateinterference.2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 42 16-10InterferenceofWavesAnexampleisgiveninthefigureforInthiscase,y’m=ym.Thedisplacementoftheresultingwaveis:Note:sometimesthephasedifferenceisexpressedasadifferenceinwavelenghλ.Inthiscase,rememberthat:2πradiansλ2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 43 16-10InterferenceofWaves2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 44 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-6(a)Twoidenticalsinusoidalwaves,movinginthesamedirectionalongastretchedstring,interferewitheachother.Theamplitudeymofeachwaveis9.8mm,andthephasedifferenceψbetweenthemis100°.Whatistheamplitudeymoftheresultantwaveduetotheinterference,andwhatisthetypeofthisinterference?2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 45 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-6(a)Keyidea:Theseareidenticalsinusoidalwavestravelinginthesamedirectionalongastring,sotheyinterferetoproduceasinusoidaltravelingwave.Becausetheyareidentical,theyhavethesameamplitude.Thus,theamplitudey’moftheresultantwaveisgivenby:2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 46 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-6(a)Solutions:2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 47 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-6(b)Whatphasedifference,inradiansandwavelengths,willgivetheresultantwaveanamplitudeof4.9mm?2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 48 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-6(b)Solutions:2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 49 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授16-11Phasors2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 50 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-7Twosinusoidalwavesy1(x,t)andy2(x,t)havethesamewavelengthandtraveltogetherinthesamedirectionalongastring.Theiramplitudesareym1=4.0mmandym2=3.0mm,andtheirphaseconstantsare0andπ/3,respectively.Whataretheamplitudey’mandphaseconstantoftheresultantwave?Writetheresultantwaveintheformofy(x,t)=y’msin(kx-ωt+β).2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 51 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-7Keyidea:Thetwowaveshaveanumberofpropertiesincommon:Becausetheytravelalongthesamestring,theymusthavethesamespeedv,assetbythetensionandlineardensityofthestringaccordingtoWiththesamewavelengthλ,theymusthavethesameangularwavenumberk(=2π/λ).Also,withthesamewavenumberkandspeedv,theymusthavethesameangularfrequencyω(=kv).2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 52 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-7Solutions:2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 53 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-72018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 54 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授16-12StandingWaves2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 55 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授16-12StandingWaves2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 56 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授16-12StandingWavesThedisplacementofastandingwaveisgivenbytheequation:Thepositiondependantamplitudeisequalto2ymsinkx.2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 57 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授16-12StandingWavesNodes:Thesearedefinedaspositionswherethestandingwaveamplitudevanishes.Theyoccurwhen2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 58 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授16-12StandingWavesAntinodes:Thesearedefinedaspositionswherethestandingwaveamplitudeismaximum.TheyoccurwhenNote1:Thedistancebetweenajacentnodesandantinodesisλ/2Note2:Thedistancebetweenanodeandanajacentantinodeisλ/42018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 59 16-13StandingWavesandResonance2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 60 16-13StandingWavesandResonanceTheresonantfrequenciesthatcorrespondtothesewavelengths.Thelowestfrequencyiscalledthefundamentalmodeorthefirstharmonic(n=1).Thesecondharmonicistheoscillationmodewithn=2.Thethirdharmonicisthatwithn=3,andsoon.2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 61 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-8Figureshowsapatternofresonantoscillationofastringofmassm=2.500gandlengthL=0.800mandthatisundertensionτ=325.0N.Whatisthewavelengthλofthetransversewavesproducingthestanding-wavepattern,andwhatistheharmonicnumbern?2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 62 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-8Whatisthefrequencyfofthetransversewavesandoftheoscillationofthemovingstringelements?Whatisthemaximummagnitudeofthetransversevelocityumoftheelementoscillationatcoordinatex=0.180m(notethexaxisinthefigure)?Atwhatpointduringtheelement’soscillationisthetransversevelocitymaximum?2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 63 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-8Solutions:2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 64 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Example16-82018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 65 普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授Endofchapter16!2018/11/27普通物理講義-16/國立彰化師範大學物理系/郭艷光教授 Downloadppt"普通物理GeneralPhysics16-TransverseWaves" Similarpresentations 基于LAMOST的致密天体与恒星族的多波段观测刘继峰国家天文台银河系三维结构团组. AForcefromEmptySpaceTheCasimirEffect 自然運動伽利略在運動學上的成就，奠定了牛頓動力學的基礎。

伽利略成功的描述地球上物體的拋物運動，其主要基於兩個基本概念： XI.HilbertHuangTransform(HHT) Introductiontophysics 普通物理GeneralPhysics3–VectorsQuantities 普通物理GeneralPhysics13-NewtonianGravitation DifferentialEquations(DE) 3.Motionin2-&3-D二及三維運動Vectors向量 D.Halliday,R.Resnick,andJ.Walker 位移與向量(DisplacementandVector) 微積分網路教學課程應用統計學系周章. 普通物理GeneralPhysics28-MagneticForce 普通物理GeneralPhysics32-Maxwell'sEquations,ModelsofMagnetism 普通物理GeneralPhysics15-SimpleHarmonicMotion 普通物理GeneralPhysics2–StraightLineMotion 普通物理GeneralPhysics11-RotationalMotionII郭艷光Yen-KuangKuo 99新課綱內容:量子現象1.光電效應1-1黑體輻射1-2愛因斯坦光電效應1-4光電效應的應用 第二章共轴球面系统的物像关系Chapter2:Object-imagerelationsofcoaxialsphericsystem. §5.6Hole-BurningandTheLambDipinDoppler-BroadenedGasLaser Similarpresentations Aboutproject SlidePlayer 条款 反馈 隐私 反馈 ©2022slidesplayer.comInc.Allrightsreserved. 搜索 Tomakethiswebsitework,weloguserdataandshareitwithprocessors.Tousethiswebsite,youmustagreetoourPrivacyPolicy,includingcookiepolicy. Iagree.     AdsbyGoogle