Emne · 27 spill

Bølger: hva som reiser, og hvor fort

En bølge frakter energi og en form fra sted til sted, mens stoffet bare går fram og tilbake. Frekvens, bølgelengde og fart henger sammen: v = f·λ, T = 1 ÷ f.

Spill i dette emnet

27 spill

SPILL NÅ · 68

Bølgekar: å måle bølgelengde

En stav slår i vannet 8 ganger i sekundet og sender rette krusninger gjennom karet. Tell mellomrommene mellom toppene, les et bilde i halv størrelse, finn farten med v = f·λ, brems krusningene over den grunne enden og ta tiden.

BølgelengdeÅ måle bølger
Spill Bølgekar
Tell mellomrom
λ = d ÷ (n − 1)
Bølgelikningen
v = f·λ

SPILL NÅ · 69

Bølgemaskin: bølgelengde, frekvens og fart

En motor rister den ene enden av et tau og fyller det med bølger. Tell dem for å finne bølgelengden, knytt den til frekvensen med v = f·λ, rist raskere, mål perioden ved en perle og prøv større amplitude.

BølgelengdeFrekvens og periode
Spill Bølgemaskin
Bølgelikningen
v = f·λ
Periode
T = 1 ÷ f

SPILL NÅ · 70

Strengestemmer: frekvens og tonehøyde

Tonen til en streng er frekvensen, f = v ÷ (2·L). Finn tonen til en gitarstreng, halver den for en oktav, trykk ned for en annen tone, stram den og ta tiden på én svingning, med et stemmeapparat som sjekker.

FrekvensLyd og tonehøyde
Spill Strengestemmer
Frekvensen til en streng
f = v ÷ (2·L)
Oktav
L ÷ 2 → 2·f

SPILL NÅ · 71

Stroboskopet: å fange en frekvens med blink

Et stroboskop lyser opp en bølge i bevegelse et øyeblikk, igjen og igjen. Ett blink per periode, og den fryser; litt ved siden av, og den kryper med f − f_s. Frys en bølge, les krypingen, mål en frekvens, stopp et hjul og finn en fart.

FrekvensStroboskopeffekten
Spill Stroboskopet
Sett frekvens
f_seen = f − f_s
Frosset av blink
f_s = f

SPILL NÅ · 72

Surferens venting: perioden til en bølge

En surfer som venter på ett sted, løftes av hver bølgetopp som passerer, én gang per periode, T = λ ÷ v. Ta tiden på ventingen, tell bølger per minutt, finn fart og avstand i dønningen og gjør perioden om til frekvens.

PeriodeHavbølger
Spill Surferens venting
Periode
T = λ ÷ v
Frekvens
f = 1 ÷ T

SPILL NÅ · 73

Tidevannsklokka: perioden til tidevannet

I en havn stiger og synker sjøen med en periode på omtrent 12 h 25 min. Ta tiden på fire tidevann, finn lavvannet, tell høyvann på en dag, se hvorfor høyvannet kommer 50 minutter senere hver dag, og finn bølgelengden til tidevannet.

PeriodeTidevann
Spill Tidevannsklokka
Periode
T = 12 h 25 min
Bølgelengde
λ = v·T

SPILL NÅ · 74

Taustrammelab: hvor fort en bølge går på et tau

En puls på et stramt tau går med v = √(F ÷ μ): fortere med mer stramming, saktere på et tyngre tau. Finn farten, se hvorfor fire ganger så stor stramming bare dobler den, finn strammekraften som trengs, og ta tiden på en puls over tauet.

BølgefartTau
Spill Taustrammelab
Fart
v = √(F ÷ μ)
Strammekraft
F = μ·v²

SPILL NÅ · 76

Fjærlaben: transversale og longitudinale bølger

Rist en leketøysfjær sidelengs, og hver vinding beveger seg på tvers: en transversal bølge. Dytt og dra i den, og hver vinding beveger seg på langs og samles i fortetninger: en longitudinal bølge. Finn vinkelen til bevegelsen, avstanden mellom fortetningene og farten deres.

Transversal og longitudinalLeketøysfjær
Spill Fjærlaben
Bølgefart
v = f·λ
Fortetninger
λ = v ÷ f

SPILL NÅ · 77

Jordskjelv P og S: to slags seismiske bølger

Et jordskjelv sender ut en rask longitudinal P-bølge og en saktere transversal S-bølge. Tidsforskjellen mellom dem forteller en stasjon hvor langt unna skjelvet var. Finn avstanden, ankomsttidene, hvordan S-bølgen rister og farten dens.

Transversal og longitudinalJordskjelv
Spill Jordskjelv P og S
Avstand
d = Δt ÷ (1/v_S − 1/v_P)
Tidsforskjell
Δt = d ÷ v_S − d ÷ v_P

SPILL NÅ · 78

Ekkolodd: avstander fra ekko

Et ekko er lyd som er kastet tilbake, så den går avstanden to ganger: d = v·t ÷ 2. Lodd havbunnen med sonar, finn møllen til en flaggermus, ta tiden på ekkoet fra en fjellvegg, mål lydfarten i sjøvann og finn en fiskestim.

RefleksjonSonar og ekko
Spill Ekkolodd
Avstand
d = v·t ÷ 2
Ekkotid
t = 2d ÷ v

SPILL NÅ · 79

Vantstøt med bølger: hvordan bølger reflekteres

En krusning forlater en vegg med samme vinkel som den kom inn med. En puls på et tau kommer opp ned tilbake fra en fastspent ende og rett vei fra en fri ende. Finn utgangsvinkelen, sikt et vantstøt, forutsi hver puls og ta tiden på en tur-retur.

RefleksjonKrusninger og tau
Spill Vantstøt med bølger
Utgangsvinkel
θ_out = θ_in
Fast ende
y_back = −y

SPILL NÅ · 80

Grunn strand: bølger som bøyer av

Bølger bremser på grunt vann. Frekvensen er den samme, så bølgelengden blir kortere, og kommer de skrått inn, bøyer de av: brytning. Finn ny bølgelengde, frekvens, vinkel, fart og dybde over en sandbanke.

BrytningHavbølger
Spill Grunn strand
Bølgelengde
λ₂ = λ₁·v₂ ÷ v₁
Snells lov
sin θ₁ ÷ sin θ₂ = v₁ ÷ v₂

SPILL NÅ · 81

Harpunfiske: lys som knekker i vann

Lys går saktere i vann, så det knekker i overflaten: n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂. En fisk ser grunnere ut enn den er. Finn den virkelige dybden, vinkelen til en laser i vann, hvor du skal sikte, indeksen til en væske og grensevinkelen.

BrytningLys
Spill Harpunfiske
Snells lov
n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂
Virkelig dybde
d = n·d_seen

SPILL NÅ · 82

To høyttalere: høye og stille steder

To høyttalere som spiller samme tone, fyller et rom med høye og stille steder. Det er stille der den ene er en halv bølge lenger unna enn den andre: Δd = (n + ½)·λ. Finn stille og høye steder, en frekvens, en bølgelengde og hva en feilkoblet høyttaler gjør.

InterferensLyd
Spill To høyttalere
Stille steder
Δd = (n + ½)·λ
Høye steder
Δd = n·λ

SPILL NÅ · 83

Svevningsstemmer: toner som bølger

To toner med nesten samme høyde går inn og ut av takt, så lyden sveller og dør ut |f₁ − f₂| ganger i sekundet. Når man stemmer, lytter man etter at svevningene går saktere og stopper. Finn en svevningsfrekvens, en omstemming, tiden mellom svevninger, for høy eller lav og en toneavstand.

SvevningerLyd
Spill Svevningsstemmer
Svevningsfrekvens
f_b = |f₁ − f₂|
Tid mellom svevninger
T_b = 1 ÷ f_b

SPILL NÅ · 84

Havneåpningen: bølger som brer seg

Bølger brer seg ut bak en åpning, mest når den er omtrent én bølgelengde bred. Langt bak den er den første rolige retningen sin θ = λ ÷ a. Finn rolige retninger, åpningen som roer en båt, en bølgelengde og når bølgene fyller hele havna.

DiffraksjonVannbølger
Spill Havneåpningen
Første rolige retning
sin θ = λ ÷ a
Bølgelengde
λ = v·T

SPILL NÅ · 85

Laserspalte: lys som sprer seg

Lys gjennom en smal spalte sprer seg til et lyst bånd med mørke bånd på hver side. Det første mørke båndet ligger y = λ·L ÷ a fra midten. Finn et mørkt bånd, bredden på midtbåndet, bredden på en spalte, bølgelengden til en laser og det andre mørke båndet.

DiffraksjonLys
Spill Laserspalte
Første mørke bånd
y = λ·L ÷ a
Midtbånd
w = 2·λ·L ÷ a

SPILL NÅ · 86

Ambulansen kjører forbi: sirenen som skifter tone

En sirene i bevegelse presser lydbølgene sammen foran seg og strekker dem bak seg, så den låter høyere når den kommer og lavere når den kjører: f' = f·v ÷ (v ∓ v_s). Finn tonen når den kommer og går, farten til en ambulanse, tonen til en sirene og en oktav.

DopplereffektLyd
Spill Ambulansen kjører forbi
Den kommer mot deg
f' = f·v ÷ (v − v_s)
Den kjører bort
f' = f·v ÷ (v + v_s)

SPILL NÅ · 87

Padlende and: krusninger foran og bak

Hvert padletak sender ut en ring fra der anda er, så ringene presses sammen foran og sprer seg bak: λ' = (v ∓ v_s) ÷ f. Fortere enn krusningene lager anda en V-formet baugbølge. Finn avstander, en fart, en padletakt og vinkelen på en baugbølge.

DopplereffektVannbølger
Spill Padlende and
Avstand mellom krusninger
λ' = (v ∓ v_s) ÷ f
Baugbølge
sin θ = v ÷ v_s

SPILL NÅ · 88

Desibelmåler: hvor høyt er høyt?

Desibel teller tierpotenser: L = 10·log(I ÷ I₀), så hver 10 dB er ti ganger intensiteten, og dobbelt så langt unna er det omtrent 6 dB svakere. Finn nivået fra ti høyttalere, fallet med avstanden, et intensitetsforhold, et nivå og en avstand.

LydDesibel
Spill Desibelmåler
Lydnivå
L = 10·log(I ÷ I₀)
Avstand
I ∝ 1 ÷ r²

SPILL NÅ · 89

Flaskefløyte: toner av luft og vann

En flaske er et rør som er lukket i den ene enden: luftsøylen rommer en kvart bølge, så f = v ÷ 4L. Hell i vann, og søylen blir kortere, så tonen stiger. Finn tonen til en flaske, tonen etter at du har helt, en søylelengde, hvor mye du skal helle og neste tone.

LydResonans
Spill Flaskefløyte
Lukket rør
f = v ÷ 4L
Høyere toner
f_n = n·v ÷ 4L

SPILL NÅ · 90

Antenneverksted: hvor lang er en radiobølge?

Radio, wifi og mikrobølger er bølger som går med 3 × 10⁸ m/s. Bruk λ = c ÷ f for å finne bølgelengdene, mål opp en kvartbølgeantenne, finn avstanden mellom de varme punktene i en mikrobølgeovn, og se hvorfor AM-master er så høye.

BølgelengdeRadiobølger
Spill Antenneverksted
Bølgelengde
λ = c ÷ f
Kvartbølgeantenne
L = λ ÷ 4

SPILL NÅ · 91

Lyd i sakte film: en bølge du kan høre

Lyd er en bølge av fortetninger i lufta som går med 340 m/s. Senk farten på en tone for å se bølgelengden og perioden, og bruk lydfarten til å finne et uvær ut fra tordenen og en fjellvegg ut fra ekkoet.

LydbølgerBølgelengde og periode
Spill Lyd i sakte film
Bølgelengde
λ = v ÷ f
Avstand
d = v·t

Andre emner

Alle emner