Формулы по физике 11 класс: механические волны и звук

Механические волны — это распространение колебаний в упругой среде. Звуковые волны являются разновидностью механических волн. Формулы позволяют рассчитывать скорость распространения волны, её длину, частоту, период и характеристики звука.

Формулы: механические волны и звук

Что находим	Формула	Обозначения и единицы СИ
Связь скорости распространения волны, длины волны и периода	v = λ/T	v — скорость распространения волны, м/с λ — длина волны — расстояние между ближайшими точками, колеблющимися в одинаковой фазе, м T — период колебаний частиц среды, с
Связь скорости распространения волны, длины волны и частоты	v = λ·ν λ = v/ν ν = v/λ	v — скорость распространения волны, м/с λ — длина волны, м ν — частота колебаний, Гц
Связь периода и частоты колебаний	T = 1/ν ν = 1/T	T — период колебаний, с ν — частота колебаний, Гц
Связь длины волны, скорости и периода через расстояние	λ = v·T	λ — длина волны, м v — скорость распространения волны, м/с T — период колебаний, с
Число колебаний за определённое время	N = ν·t ν = N/t	N — количество полных колебаний ν — частота колебаний, Гц t — время наблюдения, с
Расстояние, пройденное звуковой волной	s = v·t	s — расстояние, пройденное звуковой волной, м v — скорость распространения звука в среде, м/с t — время распространения звука, с
Определение расстояния до препятствия по времени возвращения эха	s = v·t/2	s — расстояние до препятствия, м v — скорость распространения звука в среде, м/с t — время между отправлением звукового сигнала и возвращением эха, с

Когда какую формулу применять

Для расчёта скорости распространения механической волны используйте v = λ·ν или v = λ/T. Эти формулы применяются к волнам, распространяющимся в упругой среде.
Для определения длины волны используйте λ = v/ν или λ = v·T. Длина волны измеряется в метрах.
Для перехода от частоты к периоду и обратно используйте T = 1/ν и ν = 1/T. Помните, что частота измеряется в герцах, а период — в секундах.
При решении задач на эхо учитывайте, что звуковой сигнал проходит путь до препятствия и обратно, поэтому расстояние до препятствия рассчитывается с делением на 2.
Перед вычислениями переводите все величины в единицы СИ. Не путайте частоту колебаний источника с частотой волны: при распространении в неизменной среде частота сохраняется, а скорость и длина волны могут изменяться.

Пример решения задачи

Звуковая волна распространяется в воздухе со скоростью 340 м/с. Частота звуковых колебаний составляет 680 Гц. Определите длину звуковой волны.

Дано:

v = 340 м/с

ν = 680 Гц

λ — ?

Решение:

Используем формулу связи скорости распространения волны, длины волны и частоты:

v = λ·ν.

Выразим длину волны:

λ = v/ν.

Подставим значения:

λ = 340/680 = 0,5 м.

Ответ: 0,5 м.