Fjederlab: transversale og longitudinale bølger

Et lærerigt simulationsspil. Forudsig, hvilken vej en malet vinding bevæger sig, når du ryster en legetøjsfjeder sidelæns eller skubber og trækker i den, hvor langt der er mellem fortætningerne, og hvor hurtigt de løber. Se det så oppefra i slowmotion.

Transversal og longitudinalLegetøjsfjeder

FJEDERLAB

Rystet sidelæns

Klar
Slå JavaScript til for at sende bølger langs fjederen. Vejledningen og regneeksemplet kan stadig læses.
FjederMalet vindingDin forudsigelseLineal, hånd og bølgefront
Bølgerv = f·λ

Tid

0.00 s

t

Frekvens

— Hz

f

Bølgefart

— m/s

v

Bølgelængde

— m

λ

Vindingens udsving

— cm

u

Forudsig, før du starter

Skriv din forudsigelse for at gøre klar. Start er slået fra, indtil der er et svar.

Forudsig, hvordan fjederen bevæger sig.

Missionspoint—

Hvert svar skal ramme inden for 2 %: hvert giver 100 point. Rigtigt i første kørsel giver 50 ekstra. En kørsel tæller, så snart den starter.

✓ Rigtigt svar① I første forsøg

Sådan spiller du Fjederlab

  1. Vælg en test: ↕ er sidelæns rystning, ↔ er at skubbe og trække. Læs tallene på kortet.
  2. Tænk over, hvilken vej vindingerne bevæger sig, og brug v = f·λ til afstande og farter.
  3. Skriv din forudsigelse, og tryk på Start. Fjederen bevæger sig i halv fart.
  4. Sammenlign den orange linje med vindingens hvide bane til højre, eller de orange mærker og prikken med fortætningerne.

Transversale og longitudinale bølger

I enhver bølge er der noget, der rejser, mens stoffet kun bevæger sig omkring sin plads. Det, der adskiller dem, er retningen af denne bevægelse. I en transversal bølge bevæger stoffet sig på tværs af bølgens retning: en fjeder eller et reb, der rystes sidelæns, krusninger på vand og S-bølgerne fra et jordskælv. I en longitudinal bølge bevæger det sig frem og tilbage i bølgens retning: en fjeder, der skubbes og trækkes, lyd i luft, hvor molekylerne samles i fortætninger og spredes i fortyndinger, og P-bølgerne fra et jordskælv. Begge følger v = f·λ. I en longitudinal bølge er bølgelængden afstanden fra én fortætning til den næste. En legetøjsfjeder er ideel til at se begge, for du kan sende hvilken som helst af dem langs den samme fjeder og følge én malet vinding: den bevæger sig på tværs i den ene, på langs i den anden, og i ingen af dem rejser den med bølgen.

En afgrænset læringsmodel

Fjederen er ideel: bølgen bevarer form og fart, og intet reflekteres fra den anden ende. Hver vinding følger u = A·sin(2π·f·(t − x ÷ v)) bag fronten og ligger stille foran den. Sidelæns bevægelse er 30 cm; bevægelsen på langs er 8 % af en bølgelængde, hvilket presser vindingerne sammen til omkring halvdelen af deres afstand. Den malede vinding sidder en tredjedel ude på fjederen. Kørslerne går i halv fart. Svar inden for 2 % er rigtige; på langs tæller både 0° og 180°.

Når du skifter sprog, bevares forsøget, forudsigelsen, forsøgene og forløbet.