Emne · 27 spil

Bølger: hvad der rejser, og hvor hurtigt

En bølge bærer energi og en form fra sted til sted, mens stoffet kun går frem og tilbage. Frekvens, bølgelængde og fart hænger sammen: v = f·λ, T = 1 ÷ f.

Spil i dette emne

27 spil

SPIL NU · 68

Bølgekar: at måle bølgelængde

En stav slår i vandet 8 gange i sekundet og sender lige krusninger gennem karret. Tæl mellemrummene mellem toppene, læs et foto i halv størrelse, find farten med v = f·λ, brems krusningerne over den lave ende, og tag tid.

BølgelængdeAt måle bølger
Spil Bølgekar
Tæl mellemrum
λ = d ÷ (n − 1)
Bølgeligningen
v = f·λ

SPIL NU · 69

Bølgemaskine: bølgelængde, frekvens og fart

En motor ryster den ene ende af et reb og fylder det med bølger. Tæl dem for at finde bølgelængden, forbind den med frekvensen med v = f·λ, ryst hurtigere, mål perioden ved en perle og prøv en større amplitude.

BølgelængdeFrekvens og periode
Spil Bølgemaskine
Bølgeligningen
v = f·λ
Periode
T = 1 ÷ f

SPIL NU · 70

Strengestemmer: frekvens og tonehøjde

Tonen for en streng er dens frekvens, f = v ÷ (2·L). Find tonen for en guitarstreng, halver den for en oktav, tryk den ned for en anden tone, stram den og tag tid på én svingning, med et stemmeapparat til at tjekke.

FrekvensLyd og tonehøjde
Spil Strengestemmer
En strengs frekvens
f = v ÷ (2·L)
Oktav
L ÷ 2 → 2·f

SPIL NU · 71

Stroboskopet: at fange en frekvens med glimt

Et stroboskop oplyser en bølge i bevægelse et øjeblik, igen og igen. Ét glimt per periode, og den fryser; lidt ved siden af, og den kryber med f − f_s. Frys en bølge, aflæs krybningen, mål en frekvens, stop et hjul og find en fart.

FrekvensStroboskopeffekten
Spil Stroboskopet
Set frekvens
f_seen = f − f_s
Frosset af glimt
f_s = f

SPIL NU · 72

Surferens ventetid: en bølges periode

En surfer, der venter ét sted, løftes af hver bølgetop, der passerer, én gang per periode, T = λ ÷ v. Tag tid på ventetiden, tæl bølger i minuttet, find dønningens fart og afstand, og gør perioden til en frekvens.

PeriodeHavbølger
Spil Surferens ventetid
Periode
T = λ ÷ v
Frekvens
f = 1 ÷ T

SPIL NU · 73

Tidevandsuret: tidevandets periode

I en havn stiger og falder havet med en periode på omkring 12 h 25 min. Tag tid på fire tidevand, find lavvandet, tæl højvande på en dag, se hvorfor højvandet kommer 50 minutter senere hver dag, og find tidevandets bølgelængde.

PeriodeTidevand
Spil Tidevandsuret
Periode
T = 12 h 25 min
Bølgelængde
λ = v·T

SPIL NU · 76

Fjederlab: transversale og longitudinale bølger

Ryst en legetøjsfjeder sidelæns, og hver vinding bevæger sig på tværs: en transversal bølge. Skub og træk i den, og hver vinding bevæger sig på langs og samles i fortætninger: en longitudinal bølge. Find bevægelsens vinkel, afstanden mellem fortætningerne og deres fart.

Transversal og longitudinalLegetøjsfjeder
Spil Fjederlab
Bølgefart
v = f·λ
Fortætninger
λ = v ÷ f

SPIL NU · 77

Jordskælv P og S: to slags seismiske bølger

Et jordskælv sender en hurtig longitudinal P-bølge og en langsommere transversal S-bølge ud. Tidsforskellen mellem dem fortæller en station, hvor langt væk skælvet var. Find afstanden, ankomsttiderne, hvordan S-bølgen ryster, og dens fart.

Transversal og longitudinalJordskælv
Spil Jordskælv P og S
Afstand
d = Δt ÷ (1/v_S − 1/v_P)
Tidsforskel
Δt = d ÷ v_S − d ÷ v_P

SPIL NU · 78

Ekkolod: afstande ud fra ekko

Et ekko er lyd, der er kastet tilbage, så den løber afstanden to gange: d = v·t ÷ 2. Lod havbunden med sonar, find en flagermus' møl, tag tid på ekkoet fra en klippevæg, mål lydens fart i havvand, og find en fiskestime.

RefleksionSonar og ekko
Spil Ekkolod
Afstand
d = v·t ÷ 2
Ekkotid
t = 2d ÷ v

SPIL NU · 79

Bandestød med bølger: hvordan bølger reflekteres

En krusning forlader en væg med samme vinkel, som den kom ind med. En puls på et reb kommer omvendt tilbage fra en fastspændt ende og rigtigt vendt fra en fri ende. Find udgangsvinklen, sigt et bandestød, forudsig hver puls, og tag tid på en tur frem og tilbage.

RefleksionKrusninger og reb
Spil Bandestød med bølger
Udgangsvinkel
θ_out = θ_in
Fast ende
y_back = −y

SPIL NU · 80

Lavvandet strand: bølger, der drejer

Bølger bremser på lavt vand. Frekvensen er den samme, så bølgelængden bliver kortere, og kommer de skråt ind, drejer de: brydning. Find ny bølgelængde, frekvens, vinkel, fart og dybde over en sandbanke.

BrydningHavbølger
Spil Lavvandet strand
Bølgelængde
λ₂ = λ₁·v₂ ÷ v₁
Snells lov
sin θ₁ ÷ sin θ₂ = v₁ ÷ v₂

SPIL NU · 81

Harpunfiskeri: lys, der knækker i vand

Lys er langsommere i vand, så det knækker i overfladen: n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂. En fisk ser ud til at være mindre dybt, end den er. Find dens virkelige dybde, en lasers vinkel i vand, hvor du skal sigte, en væskes indeks og grænsevinklen.

BrydningLys
Spil Harpunfiskeri
Snells lov
n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂
Virkelig dybde
d = n·d_seen

SPIL NU · 82

To højttalere: kraftige og stille steder

To højttalere, der spiller samme tone, fylder et rum med kraftige og stille steder. Der er stille, hvor den ene er en halv bølge længere væk end den anden: Δd = (n + ½)·λ. Find stille og kraftige steder, en frekvens, en bølgelængde, og hvad en forkert tilsluttet højttaler gør.

InterferensLyd
Spil To højttalere
Stille steder
Δd = (n + ½)·λ
Kraftige steder
Δd = n·λ

SPIL NU · 83

Svævningsstemmer: toner der bølger

To toner med næsten samme højde går ind og ud af takt, så lyden svulmer op og dør hen |f₁ − f₂| gange i sekundet. Når man stemmer, lytter man efter, at svævningerne bliver langsommere og stopper. Find en svævningsfrekvens, en omstemning, tiden mellem svævninger, for høj eller lav og en toneafstand.

SvævningerLyd
Spil Svævningsstemmer
Svævningsfrekvens
f_b = |f₁ − f₂|
Tid mellem svævninger
T_b = 1 ÷ f_b

SPIL NU · 84

Havneåbningen: bølger der breder sig

Bølger breder sig ud bag en åbning, mest når den er omkring én bølgelængde bred. Langt bag den er den første rolige retning sin θ = λ ÷ a. Find rolige retninger, åbningen der gør en båd rolig, en bølgelængde, og hvornår bølgerne fylder hele havnen.

DiffraktionVandbølger
Spil Havneåbningen
Første rolige retning
sin θ = λ ÷ a
Bølgelængde
λ = v·T

SPIL NU · 85

Laserspalte: lys der breder sig

Lys gennem en smal spalte breder sig til et lyst bånd med mørke bånd på hver side. Det første mørke bånd ligger y = λ·L ÷ a fra midten. Find et mørkt bånd, midterbåndets bredde, bredden af en spalte, en lasers bølgelængde og det andet mørke bånd.

DiffraktionLys
Spil Laserspalte
Første mørke bånd
y = λ·L ÷ a
Midterbånd
w = 2·λ·L ÷ a

SPIL NU · 86

Ambulancen kører forbi: sirenen der skifter tone

En sirene i bevægelse presser sine lydbølger sammen foran sig og strækker dem bag sig, så den lyder højere, når den kommer, og lavere, når den kører: f' = f·v ÷ (v ∓ v_s). Find tonen, når den kommer og kører, en ambulances fart, en sirenes tone og en oktav.

DopplereffektLyd
Spil Ambulancen kører forbi
Den kommer mod dig
f' = f·v ÷ (v − v_s)
Den kører væk
f' = f·v ÷ (v + v_s)

SPIL NU · 87

Padlende and: krusninger foran og bagved

Hvert padletag sender en ring ud fra det sted, hvor anden er, så ringene presses sammen foran og spredes bagved: λ' = (v ∓ v_s) ÷ f. Hurtigere end sine krusninger laver anden en V-formet bovbølge. Find afstande, en fart, en padletakt og vinklen på en bovbølge.

DopplereffektVandbølger
Spil Padlende and
Afstand mellem krusninger
λ' = (v ∓ v_s) ÷ f
Bovbølge
sin θ = v ÷ v_s

SPIL NU · 88

Decibelmåler: hvor højt er højt?

Decibel tæller tierpotenser: L = 10·log(I ÷ I₀), så hver 10 dB er ti gange intensiteten, og dobbelt så langt væk er det omkring 6 dB svagere. Find niveauet fra ti højttalere, faldet med afstanden, et intensitetsforhold, et niveau og en afstand.

LydDecibel
Spil Decibelmåler
Lydniveau
L = 10·log(I ÷ I₀)
Afstand
I ∝ 1 ÷ r²

SPIL NU · 89

Flaskefløjte: toner af luft og vand

En flaske er et rør, der er lukket i den ene ende: luftsøjlen rummer en kvart bølge, så f = v ÷ 4L. Hæld vand i, og søjlen bliver kortere, så tonen stiger. Find en flaskes tone, tonen efter at have hældt vand i, en søjlelængde, hvor meget der skal hældes i, og den næste tone.

LydResonans
Spil Flaskefløjte
Lukket rør
f = v ÷ 4L
Højere toner
f_n = n·v ÷ 4L

SPIL NU · 90

Antenneværksted: hvor lang er en radiobølge?

Radio, wifi og mikrobølger er bølger, der bevæger sig med 3 × 10⁸ m/s. Brug λ = c ÷ f til at finde deres bølgelængder, mål en kvartbølgeantenne op, find de varme punkter i en mikrobølgeovn, og se, hvorfor AM-master er så høje.

BølgelængdeRadiobølger
Spil Antenneværksted
Bølgelængde
λ = c ÷ f
Kvartbølgeantenne
L = λ ÷ 4

SPIL NU · 91

Lyd i slowmotion: en bølge, du kan høre

Lyd er en bølge af fortætninger i luften, der bevæger sig med 340 m/s. Sæt farten ned på en tone for at se bølgelængden og perioden, og brug lydens fart til at finde et uvejr ud fra tordenen og en klippevæg ud fra ekkoet.

LydbølgerBølgelængde og periode
Spil Lyd i slowmotion
Bølgelængde
λ = v ÷ f
Afstand
d = v·t

Andre emner

Alle emner