natuurkunde lopende golf

Aida stelde deze vraag op 16 maart 2011 om 00:52.

Hallo,

onlangs heb ik de vraag op http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=2101 geprobeerd te maken.

1)  bij vraag a) snap ik niet hoe je kan zien dat de golf naar rechts gaat. De uitwerking vond ik een beetje weinig.

De volgende opgave op de site snapte ik niet:  http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=2039

2 )  bij vraag a) bij de uitwerking staat:

'De golf gaat naar rechts, dus van rechtsuit ga je van een minimum naar een maximum.'

Ik dacht juist aan linksuit, want de golf gaat van links naar rechts? En ik zie niet echt dat het van een minimum naar een maximum gaat.

bij de uitwerking van vraag d) stond er :

3)   'Je rekent het faseverschil uit met A, φA = 2,00.'

Maar waarom kies je per se dit punt 2,00 uit en waarom hebben ze dit punt gekozen?

verder stond er:

'Je rekent uit hoe lang het punt trilt. Dan ken je ook de fase met φ = t/T. Je weet dat A gedurende 2T = 1,00 s trilt.'

Hoe komen aan 1,00 s. ?

4)   Bij vraag e)

Hoe komen ze aan:  2π fA × cos 2π ft ?

Of hoef je dit niet echt te weten voor het examen? Weet u misschien of er op het vwo niveau bij dit soort vragen afleidingen bij examenopgaven worden gegeven?

http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=2044

5)   Bij bovenstaande link stond er bij de uitwerking:

' t = 1,0 s, dus heeft het beginpunt A twee trillingen gemaakt en is het golffront 2λ ver.
Het punt B heeft maar 1,35 trillingen gemaakt en is dus 1,35l van het front verwijderd en 0,65λ van A. '

Is het 'twee trillingen' omdat f = 2? en dat '2λ' hoe komen ze hieraan? en waarom is het niet 1,35 l van A verwijderd, want faseverschil is toch juist het aan ..l verschil tussen twee punten, en het faseverschil van B is 1,35.

6)    http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=2045

Kunt u misschien de stappen die ze bij de tekening hebben gedaan een beetje toelichten, want ik snap niet zo goed wat ze precies hebben gedaan/uitgerekend.

7)    Laatste opgave :

http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=2102

bij vraag b, hoe weet je welke lijn de buiklijn en welke de knooplijn in de tekening is?

Sorry dat ik zo veel vragen in een keer stel, maar ik heb binnenkort toetsweek en ik wil echt heel graag een voldoende halen...

Reacties

Theo op 16 maart 2011 om 03:23

1)bij vraag a) snap ik niet hoe je kan zien dat de golf naar rechts gaat.

De simpelste manier om dit voor jezelf snel te controleren is de golf een klein stukje naar rechts of naar links te verschuiven. Daarmee simuleer je als het ware hoe de golf er een klein moment later uit zou moeten zien. Als je dan ziet dat op de plekken waar de pijltjes getekend staan de golf zich inderdaad in die richting heeft bewogen dan weet je dat de voortplantingsrichting in de richting van jouw verschoven golf is. En is die golf de andere vertikale kant op gegaan dan de pijltjes aangeven, dan is dat dus niet de voortplantingsrichting.

Dus schuif de golf een beetje naar rechts (dat zou dan zijn voortplantingsrichting zijn) dan zie je dat bij de meest rechtse pijl (die naar beneden wijst) de verschoven golf op dat punt inderdaad naar beneden is gegaan. Dus: de golfrichting is van links naar rechts.

2) 'De golf gaat naar rechts, dus van rechtsuit ga je van een minimum naar een maximum.'

De opgave zegt duidelijk dat in A de golf wordt gemaakt door daar aan de snaar te zwiepen. Na 1 seconde is het punt dat het eerst in trilling is gebracht (t=0) bij x = 4m aangekomen. De golf loopt dus vanuit A van links naar rechts. Dat noem je rechtsuit.

Schuif de golf een beetje door naar rechts. Dan zie je waar de punten van de snaar zich even later zullen bevinden. Omdat bij A de snaar omhoog gaat doet het snaardeel het dichtst bij A (tot aan het punt nu in een minimumwaarde bij x=0,5m) dat ook.

Je kunt het ook bekijken vanuit zo'n minimum bij x=0,5m. De golf loopt naar rechts, het minimum zal ook daarheen gaan. Dat betekent dat de punten rechts van het huidige minimum even later zelf minimum zullen zijn. Dat deel beweegt dus naar beneden om minimum te kunnen worden.

3) 'Je rekent het faseverschil uit met A, φA = 2,00.'

Bekijk eens applet https://www.walter-fendt.de/html5/phnl/standingwavereflection_nl.htm die deze situatie fraai weergeeft voor een punt van een snaar. Want je "ziet" een golf "lopen" maar feitelijk blijven alle punten van een snaar op dezelfde x-positie staan en verandert alleen hun uitwijking. En die uitwijking is, hoe kan het anders, ook een golfbeweging.

De fase van een punt geeft aan hoeveel (delen van) golflengtes een punt achterloopt op het begin van de golf. Een punt op 1 golflengte afstand van het front heeft fase=1  een punt op 2 golflengtes van het begin een fase=2  (fase = afstand tot aan het front van de golf gedeeld door de golflengte).

Als in 1 golftijd T is een golf zich over 1 golflengte λ verplaatst, dan zal het golffront zich na t seconden over een afstand t/T . λ verplaatsen.

Bij de opgave is t = 2T zodat het front zich op x = 2T/T . λ = 2λ = 2 . 2 = 4m bevindt.
Het punt x = 0,87m is dan 4 - 0,87 = 3,13 meter van het front verwijderd. De fase is dan

φ = Δx/λ = (xfront - xP)/λ = (λ.t/T - x)/λ = (2 . 2 - 0,87)/2 = (4 - 0,87)/2 = 3,13/2 = 1,57

Je kunt deze fase formule ook anders schrijven:

φ = Δx/λ = (xfront - xP)/λ = xfront/λ - xP/λ = 4/2 - 0,87/2 = 2 - 0,43 = 1,57

Deze laatste vorm is waarbij xfront/λ = φA ofwel de fase van punt A dat net pas met trillen gaat beginnen en "dus" 2 golven achterloopt op het front.

Er wordt dus geen punt x=2 gekozen zoals je denkt, maar gekeken naar hoeveel golven punt A achterloopt op het front. En dat is 2 golven: de fase van A ofwel φA

 >'Je rekent uit hoe lang het punt trilt.
Dat ligt nu hopelijk voor de hand. Het punt P begint later met trillen dan het front. Als je weet hoeveel later (in seconden) dan weet je ook hoeveel golfperioden (in seconden) later dat is.

4) Hoe komen ze aan: 2π fA × cos 2π ft?

Voor de uitwijking van een punt geldt (de opgave uitwerking gebruikt nu ineens A als amplitude, niet als punt A. Om misverstand te voorkomen gebruik ik voor amplitude maar de M van maximale uitwijking):

y(t) = M sin (2πt/T) = M sin (2πtf)

De hoek 2πtf is hier in radialen gegeven. De waarde van de sinus (en cosinus) functie herhalen zich telkens na 2π radialen (=360° = 1 hele golfperiode).

De snelheid van dat punt is dan de afgeleide naar de tijd:

v(t) = dy/dt = - 2πf . M cos (2πtf)

Bij het tijdstip t waarop de fase gelijk is aan 1,15 (= tf = φ) is dit
v =   - 2πf . M cos (2π . 1,15)  

Als je v2 berekent en invult in Ukin = 1/2 mv2 dan krijg je het berekende antwoord.

>Of hoef je dit niet echt te weten voor het examen?
Dat durf ik niet te zeggen. De exameneisen stellen dat je een aantal formules moet kunnen toepassen. Maar ik ben geen leraar dus laat dit antwoord graag aan een ander over.
De eisen staan op http://www.examenblad.nl/9336000/1/j9vvhinitagymgn_m7mvh57gltp77x8_n11vg41h1h4i9qe/vhi1nc4phqyu?topparent=vg41h1h4i9qe

Voorlopig vind ik dit antwoord wel lang genoeg. Blijven nog 3 vragen over...

Aida op 16 maart 2011 om 10:23

Heel erg bedankt voor de uitwerkingen, ik snap het nu een stuk beter.

Alleen een paar dingen vind ik nog steeds een beetje moeilijk:

1) >En is die golf de andere vertikale kant op gegaan dan de pijltjes aangeven, dan is dat dus niet de voortplantingsrichting.

Kunt u dit misschien verduidelijken aan de hand van een tekening? Want hoe weet je eigenlijk hoever je de golf moet opschuiven naar links of naar rechts? Want als je golf heel erg ver naar rechts opschuif, gaat de golf weer naar boven toe toch?

2) >Schuif de golf een beetje door naar rechts. Dan zie je waar de punten van de snaar zich even later zullen bevinden. Omdat bij A de snaar omhoog gaat doet het snaardeel het dichtst bij A (tot aan het punt nu in een minimumwaarde bij x=0,5m) dat ook.

Moet je dus altijd bij een golf bij het uiteinde aflezen (dus in dit geval bij x=4) en dan van rechts naar links(naar punt A) aflezen? Ondanks dat de golf van links naar rechts loopt? Ik vind het echt heel verwarrend..

3) >Het puntx = 0,87m is dan 4 - 0,87 = 3,13 meter van het front verwijderd.

Het front is dus het punt bij x=4?

En bij het applet die u stuurde, ligt het gewoon aan het programma dat het altijd pas na 4 s pas begint te trillen? Of kan je dat ook instellen?

Ik hoop dat u nog tijd heeft om naar die andere drie opgave te kijken..

 

 

 

Theo op 16 maart 2011 om 12:17

Aida, 16 mrt 2011

1) >En is die golf de andere vertikale kant op gegaan dan de pijltjes aangeven, dan is dat dus niet de voortplantingsrichting.

Kunt u dit misschien verduidelijken aan de hand van een tekening? Want hoe weet je eigenlijk hoever je de golf moet opschuiven naar links of naar rechts? Want als je golf heel erg ver naar rechts opschuif, gaat de golf weer naar boven toe toch?

Digitale tekeningen zijn makkelijk als je ze eenmaal hebt, maar om ze te maken kost het best veel tijd. Maar toch: 



Bovenaan zie je de toestand van de (bruingekleurde) golf op een bepaald tijdstip (bijv t=0). Er is een punt P gekozen langs de snaar en de rode pijl geeft aan in welke richting dat punt zou moeten gaan bewegen (naar boven dus).

De beide mogelijkheden voor de golfvoortplantingsrichting zijn daaronder geschetst. Eerst een beweging naar rechts. De paarsgekleurde golf geeft aan waarheen de golf zich vanuit de bruine positie heeft voortbewogen. Het punt P heeft nu een andere hoogte (maar dezelfde plek langs de as). Je ziet dat P inderdaad omhoog is gegaan t.o.v. de oorspronkelijke situatie. Dit is conform de verwachting: in de richting van de rode pijl.

Had je aanvankelijk voor de richting van rechts naar links gekozen dan zou je de onderste figuur krijgen. Maar je ziet dat het punt P op de bruine lijn nu gezakt is. En dat is niet in de verwachte (omhooggaande) richting die de pijl aangeeft. Deze voortplantingsrichting is dus fout. De golf gaat niet van rechts naar links.

 

Theo op 16 maart 2011 om 13:15

Aida, 16 mrt 2011

2) >Schuif de golf een beetje door naar rechts. Dan zie je waar de punten van de snaar zich even later zullen bevinden. Omdat bij A de snaar omhoog gaat doet het snaardeel het dichtst bij A (tot aan het punt nu in een minimumwaarde bij x=0,5m) dat ook.

Moet je dus altijd bij een golf bij het uiteinde aflezen (dus in dit geval bij x=4) en dan van rechts naar links(naar punt A) aflezen? Ondanks dat de golf van links naar rechts loopt? Ik vind het echt heel verwarrend..

De Grote Verwarring bij golftekeningen is meestal dat je met een van volgende situaties te maken hebt:

  1. Een plaatje op een tijdstip t van een golf die zich voortplant bijv. van links naar rechts. De maximale en minimale uitwijkingen schuiven op naar rechts als de tijd doorloopt
  2. Een plaatje op een tijdstip t van een staande golf waarbij de maxima en minima op hun plaats blijven en alleen qua grootte groter en kleiner worden.

We hebben hier met het eerste geval te maken. De golf "loopt". Het materiaal van de snaar zelf niet natuurlijk - dat blijft op zijn plaats. Het is net als bij een (oude) telefoon. De draden tussen telefoon, centrale en andere telefoon blijven liggen maar het signaal (je stem, de electrische golf) wandelt over die draad.

Ik heb dit in de afbeelding geprobeerd weer te geven door op t=0 t/m t=4 een golf van links naar rechts te laten lopen.



Door enkele gekleurde punten op de golf kun je zien hoe het signaal doorloopt.  Het eerste gemaakte punt van de golf (golffront) is rood gekleurd en loopt met de voortplantingssnelheid naar rechts.

Later gemaakte punten (resp. groen, blauw en zwart) wandelen met dezelfde snelheid maar zijn later begonnen en lopen dus achter op het golffront.

Als je nu op tijdstip t=4 kijkt dan zie je dat in mijn tekening het golffront op x=4 is aangekomen. Dat punt is op t=0 gemaakt en vertrokken van links. De blauwe punt is op x=2,5 aangekomen en is gemaakt op t=1,5 .

De golf loopt van links naar rechts en neemt het "signaal" mee, maar het meest rechtse deel van de golf is ook het oudst. Terugkijkend van x=4 naar x=0 kom je steeds jongere signalen tegen.

Theo op 16 maart 2011 om 13:27

Aida, 16 mrt 2011

3) >Het puntx = 0,87m is dan 4 - 0,87 = 3,13 meter van het front verwijderd.

Het front is dus het punt bij x=4?

En bij het applet die u stuurde, ligt het gewoon aan het programma dat het altijd pas na 4 s pas begint te trillen? Of kan je dat ook instellen?

Ja - het golffront is het eerste deel wat van de golf gemaakt is (zie vorige antwoord).

De applet kun je aanpassen:

  • "Nummer deeltje" schuif laat je kiezen welk balletje je wilt volgen en wiens uitwijking je wilt tekenen
  • de "v" schuif bepaalt de golfsnelheid. Grotere v geeft een eerder tijdstip waarop je gekozen punt gaat bewegen.
  • Met T kun je de tijd voor 1 golflengte instellen en dus het aantal golven dat per seconde wordt gemaakt (frequentie = 1/T)

Speel er maar mee met allerlei instellingen - dat geeft hopelijk een "oh zoo" beleving.

Aida op 16 maart 2011 om 21:51

Heel erg bedankt voor de plaatjes! Ik snap het nu een heel stuk beter.

> 1. Eenplaatje op een tijdstip t van een golf die zich voortplant bijv. van links naar rechts. De maximale en minimale uitwijkingen schuiven op naar rechts als de tijd doorloopt

>2. Een plaatje op een tijdstip t van een staande golf waarbij de maxima en minima op hun plaats blijven en alleen qua grootte groter en kleiner worden.

gaat dit nog allebei over transversale golven of gaat de 2e over een longitudinale golf?

Theo op 16 maart 2011 om 22:08

Aida, 16 mrt 2011

gaat dit nog allebei over transversale golven of gaat de 2e over een longitudinale golf?

Het hele verhaal gaat over transversale golven. Maar is even waar voor longitudinaal. Er is weinig verschil tussen beiden: de buiken van transversaal staan loodrecht op de voortplantingsrichting (je ziet de uitwijkingen op een snaar) die van longitudinaal in de voortplantingsrichting (verdikkingen - zoals in een slinky goed te zien is)

Theo op 16 maart 2011 om 22:20

Aida, 16 mrt 2011

Hallo,

..//..

http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=2044

5)   Bij bovenstaande link stond er bij de uitwerking:

' t = 1,0 s, dus heeft het beginpunt A twee trillingen gemaakt en is het golffront 2λ ver.
Het punt B heeft maar 1,35 trillingen gemaakt en is dus 1,35l van het front verwijderd en 0,65λ van A. '

Is het 'twee trillingen' omdat f = 2? en dat '2λ' hoe komen ze hieraan? en waarom is het niet 1,35 l van A verwijderd, want faseverschil is toch juist het aan ..l verschil tussen twee punten, en het faseverschil van B is 1,35.

Gegeven is dat v = 12 m/s  en f = 2 Hz.  Dan is λ = v/f = 6 m

Na 1 seconde heeft het golffront s = v.t = 12 . 1 = 12 meter afgelegd.  Daarop passen  s/λ = 12/6 = 2 golven (ofwel s = 2λ).

Theo op 16 maart 2011 om 23:49

Aida, 16 mrt 2011

6)    http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=2045

Kunt u misschien de stappen die ze bij de tekening hebben gedaan een beetje toelichten, want ik snap niet zo goed wat ze precies hebben gedaan/uitgerekend

Kijk eens bij https://www.walter-fendt.de/html5/phnl/interference_nl.htm om zelf wat te experimenteren. De begeleidende tekst geeft feitelijk ook het antwoord op de vraag.

De grondgedachte is simpel: uit A worden cirkelvormige golven geproduceerd die zich uitbreiden. Uit B idem. Ieder doet zijn eigen "ding". Maar als ze tegelijk produceren dan komen de golven elkaar tegen en is het resultaat de optelsom van beiden. Soms is dat constructief (dubbelhoge buik), soms destructief (nul). Soms er tussenin.

De getoonde tekening bij de uitwerking geeft de situatie na 4/50-ste seconde aan.  (f = 50 Hz,  λ = 1 cm,  v = f.λ = 50 . 1 = 50 cm/s = 0,5 m/s)

Elke bron heeft inmiddels 4 golven geproduceerd.  De cirkels tonen het begin van elke nieuwe golf. De grootste cirkel is het golffront dat al op t = 0 is gemaakt en inmiddels 4 cm is doorgelopen. Die golffronten hebben allemaal amplitude 0 (begin van uitwijking). Je zou ze van buiten naar binnen kunnen nummeren met hun fase: 0 (grootste cirkel), 1, 2, 3 (kleinste cirkel). De fase geeft aan hoevaak een punt op die cirkel al een keertje heeft meegedaan aan een golf.

Je ziet dat golven van fase 0 uit A en B elkaar snijden, maar ook dat een golf van fase 0 van A met een golf van fase 1 van B snijdt. Een oudere met een jongere golf. Die interfereren ook en hetzelfde als twee 0 fasegolven.

De vraag is een lijn aan te geven van alle punten waarbij het faseverschil tussen een golf vanuit A en een vanuit B precies 2 verschillen. Dus bijvoorbeeld vanuit A met fase 3 en vanuit B met fase 1. Of A 1 en B 3. Of uit A fase 0 en B fase 2.

Op die punten moeten buiken zitten.  Wil je buiken, dan moet je cirkels tekenen die de maximale uitwijkingen (bijv. naar boven) aangeven vanuit A of B. En dan de cirkels nemen die weer 2 fasen van elkaar verschillen.

De applet illustreert dit mooi met blauwe lijnen (knopen) en rode lijnen (buiken). Die punten op die lijnen blijven een knoop of buik omdat de uitdijende golven van A en B elkaar langs die lijn blijven tegenkomen en constructief of destructief steeds dezelfde buik of knoop produceren.

De uitwerkingstekening toont echter niet de buiken maar de knopen met faseverschil 2. Immers de cirkels geven steeds het begin van een nieuwe golf aan (die met amplitude 0 begint)

De applet toont het het beste, maar bijgesloten tekeningen geven aan:

Bijlage 1 bron: bron A produceert golven in alle richtingen: cirkels. Er zijn 3,5 golf getekend (in A is net een halve golf gemaakt). De dikkere blauwe lijnen zijn het begin van elke golf, de dunnere halverwege de golf (maar bij beiden is amplitude nul).  De fase van de beginnende golven is weergegeven. De grootste cirkel heeft fase 0, de kleinste cirkel fase 3 en het punt dat net in A begint krijgt fase 3,5

Onder de cirkeltekening is de golfamplitude nog een weergegeven. Als je het ruitjespapier 90 graden zou kunnen draaien en je kijkt tegen de zijkant aan, dan zou je de uitwijkingen loodrecht op het ruitjespapier kunnen zien zoals de rode golven weergeven.

Bijlage 2 bronnen: Als je dan een tweede bron B erbij zet dan interfereren de golven van beiden. Feitelijk is het de eerste figuur nu twee maal getoond en half overlappend met afstand AB = 3 golflengten.  Voor enkele punten (maar er zijn er meer!) heb ik aangegeven waar 2 golven interfereren met faseverschil 0, 1, 2 of 3. De punten zijn makkelijk te vinden: overal waar een golf met fase 0 van A kruist met een fase 2 van B is het faseverschil 2. En evenzo voor A fase 1 met B fase 3 enz.

Enkele specifieke knopen met faseverschil 2 heb ik met groene punten aangeven. Door deze punten kun je een lijn trekken: al deze punten zijn en blijven knopen naarmate de golven zich uitdijen. Wil je buiken lijnen, dan moet je cirkels tekenen tussen de getoonde: daar is een uitwijking en met hele faseverschillen werken die constructief samen.

Theo op 16 maart 2011 om 23:50

De 2 bijlagen... weer niet opgenomen toen verificatiecode fout was. Hierbij alsnog.

Theo op 17 maart 2011 om 00:03

http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=2102

7 bij vraag b, hoe weet je welke lijn de buiklijn en welke de knooplijn in de tekening is?

Na alle voorgaande verhalen is het antwoord hier misschien nu begrijpelijk: teken de cirkels die het begin van een nieuwe golf aangeven. De buitenste cirkel heeft fase 0, en zo doortellend richting A kom je bij A zelf op 9. Dat punt heeft inmiddels 9x op- en neergetrild.  Zelfde operatie doe je bij B.

Als P een buik is dan interferen beide golven positief: de afstand AP en BP moeten dan een geheel aantal hele golflengten verschillen (d.w.z. de in P aankomende golven verschillen hele fases met elkaar). Als je de tekening bekijkt dan is AP en AC gelijk (C is het snijpunt van rode lijnen zonder naam). Het wegverschil is dus BC. En dat ligt net op het snijpunt van 2 golven uit A en B. De golf uit A heeft fase 1 (de 1-na-buitenste cirkel) en uit B heeft fase 5. Verschil is 5-1=4 hele fasen ofwel het wegverschil is 4 golflengten: P is een buik.

Aida op 20 maart 2011 om 00:11

Theo de Klerk, 16 mrt 2011

Aida, 16 mrt 2011

gaat dit nog allebei over transversale golven of gaat de 2e over een longitudinale golf?

Het hele verhaal gaat over transversale golven. Maar is even waar voor longitudinaal. Er is weinig verschil tussen beiden: de buiken van transversaal staan loodrecht op de voortplantingsrichting (je ziet de uitwijkingen op een snaar) die van longitudinaal in de voortplantingsrichting (verdikkingen - zoals in een slinky goed te zien is)

ik waardeer echt alle uitleg die u gegeven hebt :)

- ik vind het nog wel heel moeilijk de begrippen staande of lopende in combinatie met longitudinaal en transversaal uit elkaar te halen :S

-wordt met 'de 2e orde'  'fase 2' bedoeld?

-dus golffront heeft altijd amplitude =0, en in de bijlage 1 die u gestuurd heeft staat in de grafiek van de amplitude dat het veel vaker de evenwichtsstand snijdt, dus zijn er nog andere golven met amplitude 0 en hoe weet je welke dat zijn?

''Onder de cirkeltekening is de golfamplitude nog een weergegeven. Als je het ruitjespapier 90 graden zou kunnen draaien en je kijkt tegen de zijkant aan, dan zou je de uitwijkingen loodrecht op het ruitjespapier kunnen zien zoals de rode golven weergeven.''

-ik heb mijn hoofd 90 graden gedraaid, maar ik snap niet zo goed hoe ik mij dat moet voorstellen..

-In de bijlage bij bron 2 staat dat van punt A naar B 3 golflengtes en dus 3 cm is, maar u had gezegd dat van punt A naar de eerste golf een half is. Dus dan zou van punt A naar punt B toch juist 4 golven zijn en dus 4 cm?

Wat ik me trouwens afvraag, zijn de opgaven die ik op natuurkunde.nl vind (bijvoorbeeld http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=2044) oude eindexamenopgaven of heeft u ze zelf gemaakt?

Aida op 20 maart 2011 om 00:32

Theo de Klerk, 17 mrt 2011

http://www.natuurkunde.nl/artikelen/view.do?supportId=2102

7 bij vraag b, hoe weet je welke lijn de buiklijn en welke de knooplijn in de tekening is?

Na alle voorgaande verhalen is het antwoord hier misschien nu begrijpelijk: teken de cirkels die het begin van een nieuwe golf aangeven. De buitenste cirkel heeft fase 0, en zo doortellend richting A kom je bij A zelf op 9. Dat punt heeft inmiddels 9x op- en neergetrild.  Zelfde operatie doe je bij B.

Als P een buik is dan interferen beide golven positief: de afstand AP en BP moeten dan een geheel aantal hele golflengten verschillen (d.w.z. de in P aankomende golven verschillen hele fases met elkaar). Als je de tekening bekijkt dan is AP en AC gelijk (C is het snijpunt van rode lijnen zonder naam). Het wegverschil is dus BC. En dat ligt net op het snijpunt van 2 golven uit A en B. De golf uit A heeft fase 1 (de 1-na-buitenste cirkel) en uit B heeft fase 5. Verschil is 5-1=4 hele fasen ofwel het wegverschil is 4 golflengten: P is een buik.

U bedoelt toch AP en PC zijn gelijk aan elkaar?

dus positief interferen wilt zeggen dat dat de afstand AP en BP een geheel aantal hele golflengten verschillen, en negatief interferen wilt dan zeggen dat de afstand tussen AP en BP geen hele golflengten verschillen (bijv, o,75 en 1,26 zijn?)begrijp ik de uitleg zo goed? Maar waarom moeten ze eigenlijk een geheel aantal golflengten verschillen?

dus de eerst golf uit B en uit A zijn knopen (dat is toch eigenlijk altijd zo dat de eerste golf vanuit een bron een knoop is?) en dan de volgende golf is dan een buik enz. en tot de 4e cirkel is het dus een buik. En als het wegverschil 5 was geweest dan was P een knoop, begrijp ik het zo goed?

 

Theo op 20 maart 2011 om 01:06

Inderdaad AP = PC en BC = n.λ zodat constructief wordt geinterfereerd. Negatief interfereren is precies een 1/2 golflengte afwijken. Alles wat tussen 0-0,5 en 0m5-1 ligt werkt een beetje samen maar niet maximaal. Hoe dichter bij 0 of 1 hoe beter, hoe dichter bij 1/2 hoe slechter. Het is een glijdende schaal. Niet alleen 0 en 1 geven samenwerking en 1/2 tegenwerking. Alles ertussenin doet het ook in meer of mindere mate.

Als je naar een van je eerdere vragen kijkt dan zie je dat twee golven volledig optellen (samenwerken) als ze over afstanden reisden die hele golflengten van elkaar verschillen. Dan komt de buik (max amplitude) van golf 1 de buik van golf 2 tegen en geven samen een dubbele amplitude. En de knopen komen elkaar ook tegen (maar 0+0=0 blijft een knoop).

Een hele golf uit A of B begint met een knoop (amplitude 0), dan een buik (positief of negatieve max amplitude), dan opnieuw een knoop, een nieuwe buik (negatief of positief - maar omgekeerd tov de eerste buik) en eindigt met een knoop (die meteen het begin van de volgende golf is).

Op de tekening bij de opgave toont men alleen cirkellijnen die het begin aangeven van elke nieuwe golf (inderdaad een knoop). Tussen twee lijnen zit dus 1 golflengte afstand. Alle cirkels stellen dus telkens een 2e, 4e, 6e enz knoop voor: het begin van een nieuwe golf.

Als het wegverschil 1, 2, 3, 4, 5, ... n golven is tussen AP en BP dan is P een buik. Immers de golven werken op die plek maximaal samen.

Aida op 20 maart 2011 om 16:01

>Op de tekening bij de opgave toont men alleen cirkellijnen die het begin aangeven van elke nieuwe golf (inderdaad een knoop). Tussen twee lijnen zit dus 1 golflengte afstand. Alle cirkels stellen dus telkens een 2e, 4e, 6e enz knoop voor: het begin van een nieuwe golf.

>Als het wegverschil 1, 2, 3, 4, 5, ... n golven is tussen AP en BP dan is P een buik. Immers de golven werken op die plek maximaal samen.

Hoe weet je eigenlijk dat er tussen twee lijnen 1 golflengte afstand zit, want ik kon dat niet in de opgave terugzien, of is dat een algemene afspraak in de natuurkunde?

Kunt u misschien nog mijn vorige bericht lezen? (het ging o.a. over verschil tussen staande en lopende golven)

Alvast bedankt!

 

Theo op 20 maart 2011 om 19:04

Aida, 20 mrt 2011

Hoe weet je eigenlijk dat er tussen twee lijnen 1 golflengte afstand zit, want ik kon dat niet in de opgave terugzien, of is dat een algemene afspraak in de natuurkunde?

De opgave zegt "De getekende cirkels zijn lijnen met gereduceerde fase nul. De buitenste cirkel heeft fase nul."

Elke cirkel heeft dus fase 0, 1, 2, 3 enz . "Gereduceerd" betekent in dit geval dat elke cirkel als fase 0 kan worden gezien (aangezien een golf zichzelf telkens herhaalt: het deel van een golf dat fase 1,56 heeft, bezit dezelfde eigenschappen als de golf met fase 0,56)

 >ik vind het nog wel heel moeilijk de begrippen staande of lopende in combinatie met longitudinaal en transversaal uit elkaar te halen

Dan toch ook nog even je boeken raadplegen en met een beetje zoeken op internet kom je ook een eind!

Longitudinaal = golfbeweging waarbij uitwijkingen in de richting van de voortplanting zijn (longi = in richting). Geluid is een voorbeeld. Je ziet deze "verdichtingen" en "verdunningen" van materie dat zo'n golf doorgeeft als hogere en lagere dichtheden van de stof.
http://nl.wikipedia.org/wiki/Longitudinale_golf

Transversale (trans = loodrecht op) golven hebben uitwijkingen loodrecht op de bewegingsrichtingen. Dit is de meest zichtbare vorm zoals een golf door een touw of wateroppervlak.
http://nl.wikipedia.org/wiki/Transversale_golf

Lopende golf = elke golf die vanuit een punt begint en in de voortplantingsrichting doorgaat. Soms "botst" de golf tegen een uiteinde en draait dan in richting om. De heen- en teruggaande golf intereferen met elkaar
http://nl.wikipedia.org/wiki/Golf_(natuurkunde)

Staande golf = lopende golf waarbij de lengte van het medium waarlangs het voortplant precies een aantal halve golflengten is waardoor de heen- en teruggaande golf bij intereferentie steeds op dezelfde manier elkaar versterken of verzwakken. Je ziet buiken en knopen. (dit voor media die aan beide uiteinden vast zitten). Bij een los uiteinde moet de lengte een aantal halve golflengtes zijn PLUS 1/4 golflengte.
http://nl.wikipedia.org/wiki/Staande_golf

In de eerdere antwoorden heb ik "buik" en "knoop" wat losser gebruikt als plekken waar een maximale resp geen uitwijking is op een bepaald moment (en even later een stukje opgeschoven zijn). Strikt genomen noemen we dat gewoon een (maximale/minimale) amplitude of uitwijking. Alleen bij staande golven kun je knopen en buiken aanwijzen die ook niet van plaats veranderen.

Dit topic is gesloten voor verdere reacties.