Fala przenosi energię i kształt z miejsca na miejsce, a ośrodek jedynie drga tam i z powrotem. Jej częstotliwość, długość i prędkość są ze sobą powiązane: v = f·λ, T = 1 ÷ f.
Fala przenosi kształt i energię, a lina porusza się tylko w górę i w dół. Zmierz czas biegu impulsu, zobacz, że wstążka zostaje na miejscu, odczytaj amplitudę, dodaj dwa spotykające się impulsy i złap echo.
Zmarszczka od kamyka maleje, gdy jej krąg rośnie, bo ta sama energia rozkłada się na coraz dłuższy okrąg. Wyznacz wysokość w dużej odległości, energię na metr, odległość, w której spada do 1 cm, i porównaj prostą falę.
Fala niesie energię wzdłuż liny do pochłaniacza na dalekim końcu. Podwój amplitudę, podwój też częstotliwość, oblicz waty, znajdź wychylenie, które zachowuje tę samą moc, i wypróbuj cięższą linę.
Listwa zanurza się w kuwecie 8 razy na sekundę i wysyła wzdłuż niej proste zmarszczki. Policz odstępy między grzbietami, odczytaj zdjęcie w połowie wielkości, wyznacz prędkość z v = f·λ, spowolnij zmarszczki nad płytką częścią i zmierz czas ich przejścia.
Silnik potrząsa jednym końcem liny i wypełnia ją falami. Policz je, aby wyznaczyć długość fali, powiąż ją z częstotliwością wzorem v = f·λ, potrząsaj szybciej, zmierz okres przy koraliku i sprawdź większą amplitudę.
Dźwięk struny to jej częstotliwość, f = v ÷ (2·L). Wyznacz dźwięk struny gitarowej, skróć ją o połowę dla oktawy, przyciśnij, aby zagrać inny dźwięk, napnij ją i zmierz czas jednego drgania, sprawdzając wszystko stroikiem.
Stroboskop oświetla poruszającą się falę na ułamek chwili, raz za razem. Błyskaj raz na cykl, a fala się zatrzyma; trochę obok, a będzie pełznąć z częstotliwością f − f_s. Zatrzymaj falę, odczytaj jej pełznięcie, zmierz częstotliwość, zatrzymaj koło i wyznacz prędkość.
Surfer czekający w jednym miejscu unosi się na każdym przechodzącym grzbiecie, raz na okres T = λ ÷ v. Zmierz czas oczekiwania, policz fale na minutę, wyznacz prędkość i odstęp fali i zamień okres na częstotliwość.
Morze w porcie podnosi się i opada z okresem około 12 h 25 min. Zmierz czas czterech pływów, znajdź odpływ, policz przypływy w ciągu doby, zobacz, dlaczego przypływ przychodzi każdego dnia 50 minut później, i wyznacz długość fali pływowej.
Impuls na napiętej linie biegnie z prędkością v = √(F ÷ μ): szybciej przy większym naciągu, wolniej na cięższej linie. Wyznacz prędkość impulsu, zobacz, dlaczego czterokrotny naciąg tylko ją podwaja, znajdź naciąg potrzebny dla danej prędkości i zmierz czas przebiegu impulsu.
Tsunami jest tak długie, że porusza się z nim cała głębokość morza, a jego prędkość to v = √(g·h). Wyznacz jego prędkość nad głębokim oceanem, zamień ją na km/h, zmierz czas przebycia 2000 km, zobacz, jak zwalnia przy brzegu, i odczytaj głębokość z prędkości.
Potrząsaj sprężyną slinky na boki, a każdy zwój porusza się w poprzek: to fala poprzeczna. Pchaj i ciągnij ją, a każdy zwój porusza się wzdłuż, tworząc zagęszczenia: to fala podłużna. Wyznacz kąt ruchu zwoju, odstęp zagęszczeń i ich prędkość.
Trzęsienie ziemi wysyła szybką falę podłużną P i wolniejszą falę poprzeczną S. Odstęp między nimi mówi stacji, jak daleko było trzęsienie. Wyznacz tę odległość, czasy przybycia, ruch gruntu w fali S i jej prędkość.
Echo to dźwięk, który się odbił, więc pokonuje odległość dwa razy: d = v·t ÷ 2. Zbadaj dno morza sonarem, znajdź ćmę nietoperza, zmierz czas echa od urwiska, zmierz prędkość dźwięku w wodzie morskiej i znajdź ławicę ryb.
Zmarszczka odchodzi od ściany pod tym samym kątem, pod jakim przyszła. Impuls na linie wraca odwrócony od zamocowanego końca i prosto od swobodnego. Wyznacz kąt odbicia, wyceluj odbiciem od bandy, przewidź stronę każdego impulsu i zmierz czas drogi tam i z powrotem.
Fale zwalniają w płytkiej wodzie. Ich częstotliwość się nie zmienia, więc maleje długość fali, a jeśli nadchodzą pod kątem, zakręcają: to załamanie. Wyznacz nową długość fali, częstotliwość, kąt, prędkość i głębokość nad mielizną.
Światło jest wolniejsze w wodzie, więc zakręca, przechodząc przez powierzchnię: n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂. Ryba wydaje się płycej, niż jest. Wyznacz prawdziwą głębokość ryby, kąt lasera w wodzie, miejsce, w które celować oszczepem, współczynnik załamania cieczy i kąt graniczny.
Dwa głośniki grające ten sam dźwięk wypełniają pokój głośnymi i cichymi miejscami. Cicho jest tam, gdzie jeden jest o pół fali dalej niż drugi: Δd = (n + ½)·λ. Znajdź ciche i głośne miejsca, częstotliwość, długość fali i to, co robi odwrotnie podłączony głośnik.
Dwa dźwięki o bliskiej wysokości wchodzą w fazę i z niej wychodzą, więc dźwięk narasta i słabnie |f₁ − f₂| razy na sekundę. Stroiciele nasłuchują, aż dudnienia zwolnią i ustaną. Wyznacz częstotliwość dudnień, przestrojenie, czas między dudnieniami, za wysoko czy za nisko i różnicę wysokości.
Fale rozchodzą się po przejściu przez szczelinę, najbardziej wtedy, gdy ma ona szerokość około jednej długości fali. Daleko za nią pierwszy spokojny kierunek to sin θ = λ ÷ a. Znajdź spokojne kierunki, wejście, które uspokaja łódź, długość fali i chwilę, gdy fale wypełniają cały port.
Światło przechodzące przez wąską szczelinę rozchodzi się w jasny prążek z ciemnymi prążkami po obu stronach. Pierwszy ciemny prążek jest y = λ·L ÷ a od środka. Wyznacz ciemny prążek, szerokość środkowego prążka, szerokość szczeliny, długość fali lasera i drugi ciemny prążek.
Jadąca syrena zagęszcza fale dźwiękowe przed sobą i rozciąga je za sobą, więc słyszysz ją wyżej, gdy się zbliża, i niżej, gdy się oddala: f' = f·v ÷ (v ∓ v_s). Wyznacz wysokość przy zbliżaniu i oddalaniu, prędkość karetki, dźwięk syreny i oktawę.
Każde pociągnięcie łapek wysyła krąg z miejsca, w którym jest kaczka, więc kręgi zagęszczają się z przodu i rozsuwają z tyłu: λ' = (v ∓ v_s) ÷ f. Szybsza od swoich zmarszczek kaczka tworzy falę dziobową w kształcie litery V. Wyznacz odstępy, prędkość, częstość wiosłowania i kąt fali dziobowej.
Decybele liczą potęgi dziesięciu: L = 10·log(I ÷ I₀), więc każde 10 dB to dziesięć razy większe natężenie, a dwa razy dalej jest o około 6 dB ciszej. Wyznacz poziom dziesięciu głośników, spadek z odległością, stosunek natężeń, poziom i odległość.
Butelka to piszczałka zamknięta z jednej strony: jej słup powietrza mieści ćwierć fali, więc f = v ÷ 4L. Dolej wody, a słup się skróci i dźwięk będzie wyższy. Wyznacz dźwięk butelki, dźwięk po dolaniu wody, długość słupa, ile dolać i następny wyższy dźwięk.
Radio, Wi-Fi i mikrofale to fale biegnące z prędkością 3 × 10⁸ m/s. Użyj λ = c ÷ f, aby wyznaczyć ich długości, dobierz antenę ćwierćfalową, wyznacz odstęp gorących punktów kuchenki mikrofalowej i zobacz, dlaczego maszty AM są tak wysokie.
Dźwięk to fala zagęszczeń w powietrzu, biegnąca z prędkością 340 m/s. Spowolnij ton, aby zobaczyć jego długość fali i okres, a potem wykorzystaj prędkość dźwięku, aby zlokalizować burzę z grzmotu i urwisko z echa.