Yaylar ve sarkaçlar
- Yaydaki kütle
- T = 2π·√(m/k)
- Sarkaç
- T = 2π·√(L/g)
- Açısal frekans
- ω = √(k/m) = 2π/T
- En büyük hız ve ivme
- vmax = A·ω, amax = A·ω²
- Enerji
- E = ½·k·A²
Dalgalar ve Optik: hızlı tekrar paketi
Formül kâğıtları, her konunun temel yöntem adımları ve 4 alıştırma sorusu; tam çözümler en sonda.
1Formüller ve yöntemler
Dalgalar, ses ve optik
- Dalga sürati
- v = fλ, T = 1/f
- İp
- v = √(T/μ), μ = m/L
- Ses düzeyi
- β = 10·log10(I/I0), I0 = 10⁻¹² W/m²
- Noktasal kaynak
- I = P/(4πr²)
- Duran dalgalar
- ip ya da iki ucu açık boru fn = n·v/(2L); bir ucu kapalı boru fn = n·v/(4L), n tek
- Doppler etkisi
- f′ = f·(v ± vo)/(v ∓ vs)
- Kırılma indisi
- n = c/v, λ = λ0/n
- Snell yasası
- n1sin θ1 = n2sin θ2
- Kritik açı
- sin θc = n2/n1
- Optik lif
- NA = sin θa = √(n1² − n2²)
- Mercekler ve aynalar
- 1/f = 1/do + 1/di, m = −di/do, mirror f = R/2
- Çift yarık
- d·sin θ = mλ, ym = mλL/d
- Kırınım ağı
- d = 1/N, d·sin θ = mλ, mmax ≤ d/λ
- Tek yarık
- a·sin θ = mλ (dark), w = 2λL/a
Yöntem
- Problemin türünü belirleyin: dalga sürati, ses düzeyi, duran dalga, Doppler, kırılma, mercek ya da ayna veya girişim.
- Önce bağıntıyı yazın: v = fλ, β = 10·log(I/I₀), fₙ = n·v/(2L) veya n·v/(4L), f′ = f(v ± vo)/(v ∓ vs), n₁sin θ₁ = n₂sin θ₂, 1/f = 1/d₀ + 1/dᵢ, d·sin θ = mλ.
- Birimleri çevirin: nm, mm ve cm’yi m’ye; ve açıların normalden ölçülüp ölçülmediğini denetleyin.
- İşaretleri ve makullüğü denetleyin: sanal görüntünün dᵢ < 0’dır, yaklaşan kaynak daha tiz duyulur, kapalı borunun yalnızca tek harmonikleri vardır.
2Alıştırma soruları
1.Yaylar ve sarkaçlarOrta
Başka bir gezegendeki bir astronot, 0,8 m uzunluğundaki bir basit sarkacın küçük salınımlar için periyodunun 1,68 s olduğunu buluyor. O gezegendeki yerçekimi ivmesi g değerini bulun.
L = 0,8 mT = 1,68 s
g = m/s²
2.Yaylar ve sarkaçlarZor
Bir cisim 1,3 s periyot ve 16 cm genlikle basit harmonik hareket yapıyor. 16 cm’lik en büyük yer değiştirmesinden 14,4 cm’lik bir yer değiştirmeye gitmesi için gereken en kısa süre t nedir?
T = 1,3 sA = 16 cmx = 14,4 cm
t = s
3.Dalgalar, ses ve optikOrta
İki ucu açık bir boru, 0,8 m uzunluğundadır. Ses sürati 343 m/s’dir. 2. harmonik frekansını, f2, bulun.
v = 343 m/sn = 2L = 0,8 m
f2 = Hz
4.Dalgalar, ses ve optikZor
532 nm dalga boylu ışık, milimetrede 800 çizgili bir ağa dik olarak düşüyor. 1. mertebe maksimumunun açısını, θ1, bulun.
N = 800 mm⁻¹λ = 532 nmm = 1
θ1 = °
3Çözeltiler
1.Yaylar ve sarkaçlar
Cevap: g = 11,19 m/s²
Simple harmonic motion: a mass m on a spring of stiffness k oscillates with angular frequency ω = √(k/m) and period T = 2π/ω = 2π·√(m/k). A simple pendulum of length L has T = 2π·√(L/g). With amplitude A, the largest speed is A·ω, the largest acceleration A·ω² and the energy ½·k·A².
g için çözün
g = 4π²·L/T² = 4π²·0,8/1,68² = 11,19 m/s²
Cevap
g = 11,19 m/s²
2.Yaylar ve sarkaçlar
Cevap: t = 0,09332 s
Simple harmonic motion: a mass m on a spring of stiffness k oscillates with angular frequency ω = √(k/m) and period T = 2π/ω = 2π·√(m/k). A simple pendulum of length L has T = 2π·√(L/g). With amplitude A, the largest speed is A·ω, the largest acceleration A·ω² and the energy ½·k·A².
Açısal frekans
ω = 2π/T = 2π/1,3 = 4,833 rad/s
Zaman için çözün
0,9 = cos(ω·t) → ω·t = arccos(0,9) = 0,451 rad
t = 0,451/4,833 = 0,09332 s
Cevap
t = 0,09332 s
3.Dalgalar, ses ve optik
Cevap: f2 = 428,8 Hz
Duran dalgalar ve Doppler etkisi: iki ucu sabit bir ip ya da iki ucu açık bir boru içine tam sayıda yarım dalga boyu sığdırır: L = nλ/2, fn = n·v/(2L), n = 1, 2, 3, … Bir ucu kapalı bir borunun kapalı ucunda düğüm, açık ucunda karın vardır: L = nλ/4, yalnızca tek n ile, fn = n·v/(4L). Kaynak ya da gözlemci aralarındaki doğru boyunca hareket ettiğinde f′ = f·(v ± vo)/(v ∓ vs): birbirine doğru hareket için üstteki işaretleri kullanın. Frekansları yaklaşık eşit iki dalga |f₁ − f₂| frekansıyla vurum yapar.
Bu modun dalga boyu
λ = 2L/n = 2·0,8/2 = 0,8 m
Frekans
f = v/λ = 343/0,8 = 428,8 Hz
Cevap
f2 = 428,8 Hz
4.Dalgalar, ses ve optik
Cevap: θ1 = 25,19 °
Girişim ve kırınım: aralarında d uzaklığı olan iki yarıktan gelen ışık, ekrandaki bir noktaya d·sin θ yol farkıyla ulaşır. Aydınlık saçaklar d·sin θ = mλ olan yerlerde görünür (m = 0, ±1, ±2, …). L ≫ d uzaklığındaki bir ekran için m. aydınlık saçak y = mλL/d konumundadır ve saçak aralığı Δy = λL/d’dir. Milimetrede N çizgisi olan bir ağın d = 1/N’dir ve d·sin θ = mλ’da keskin maksimumları vardır; sin θ ≤ 1 olduğundan en yüksek mertebe m ≤ d/λ olan en büyük tam sayıdır. a genişliğindeki tek bir yarığın karanlık saçakları a·sin θ = mλ’dadır, m = ±1, ±2, …
Çizgi aralığı
d = 1/800 mm = 1,25 × 10⁻⁶ m
Ağ denklemi
sin θ = mλ/d = 1·532 × 10⁻⁹/(1,25 × 10⁻⁶) = 0,4256
θ = 25,19°
Cevap
θ1 = 25,19°
ExamProblems · examproblems.com/courses/waves-and-optics