Продольные волны
Вы берете длинный шнур. Один конец его держите в руке, другой закрепляете на стенке или просите товарища подержать. Когда конец натянутого шнура несколько раз перемещается вверх-вниз, становится отчетливо видно, как бегут по нему одна за одной продольные волны. Наглядно? Думается, что нет. Невозможно в короткие мгновения уследить за перемещающимися гребнями изгибов шнура, тем более измерить расстояние между ними или получить стоячие волны.
Прибор, разработанный преподавателем школы № 1 города Салавата Владимиром Николаевичем Вязовцевым, поможет лучше уяснить это сложное физическое явление.
На двух подставках вертикально установлен прямоугольный лист фанеры. В его левой части на кронштейне закреплены два электромагнита 1 (их можно взять из набора «Электротехнический конструктор»). Над сердечниками электромагнитов установлена упругая стальная пластинка, зажатая одним концом на кронштейне. Другой конец пластинки свободный, он может колебаться. К нему привязан длинный резиновый шнур 4. Натяжение шнура регулируется подвижным фиксатором 3, перемещающимся в прорези 2 на правой части фанерного листа. Под шнуром на листе наклеена сантиметровая линейка.
Рассмотрим электрическую цепочку. Упругая стальная пластинка занимает горизонтальное положение, цепь замкнута. От батареи электрический ток последовательно поступает сначала в одну, затем в другую обмотки магнитов. Магнитные поля суммируются и притягивают упругую пластинку к торцам стальных сердечников. При этом электрическая цепь размыкается, катушки обесточиваются. Упругие силы отталкивают гибкую пластинку от сердечников, она совершает маховое движение. Цепь замыкается вновь, и все повторяется сначала.
От конца пластинки колебания передаются натянутому резиновому шнуру, и он примет форму, обозначенную на рисунке цифрой 5. Это застывшие продольные волны. В физике их называют стоячими. Расстояния между гребнями волн легко вычислить, воспользовавшись линейкой.
От чего зависит длина продольной волны? В приборе В. Н. Вязовцева от улругости стальной пластинки и натяжения резинового шнура. Попробуйте изменить натяжение шнура, передвинув фиксатор 3 в прорези 2 влево, вправо. Изменяется только число застывших волн — их становится больше или меньше. Чтобы получить движущиеся по шнуру волны, придется отрегулировать упругость стальной пластинки. Ее нужно удлинить. Тогда она станет немного тяжелее. Частота колебаний снизится, и по шнуру побегут продольные волны. Пользуясь линейкой, нетрудно будет определить длину волны.