Επιφανειακή συμβολή και φάση.

Στην επιφάνεια ενός υγρού υπάρχουν δύο πηγές εγκαρσίων κυμάτων Π1 και Π2, οι οποίες, κάποια στιγμή t0=0, αρχίζουν να ταλαντώνονται ταυτόχρονα με εξισώσεις:
y1=Α∙ημ(ωt) και y2=Α∙ημ(ωt) 
Έτσι δημιουργούνται επιφανειακά κύματα, τα οποία θεωρούμε ότι διαδίδονται με σταθερά πλάτη και με μήκος κύματος λ=0,8m. Τα κύματα συμβάλουν σε ένα σημείο Ο, το οποίο ταλαντώνεται με πλάτος 0,1m και στο σχήμα δίνεται η φάση της απομάκρυνσής του, σε συνάρτηση με το χρόνο.
i)   Να υπολογιστεί η συχνότητα και η ταχύτητα των κυμάτων που δημιουργούνται.
ii)  Ποιο το πλάτος ταλάντωσης των πηγών και πόσο απέχει το σημείο Ο από τις πηγές των κυμάτων;
iii) Να βρεθεί η διαφορά φάσης μεταξύ της απομάκρυνσης του σημείου Ο και της πηγής Π1 τη χρονική στιγμή t1=3,25s.
iv)  Αν η απόσταση των  δύο πηγών είναι (Π1Π2)=d=0,6m, πόσα σημεία πάνω στο ευθύγραμμο τμήμα που ενώνει την πηγή Π1 και το σημείο Ο, ταλαντώνονται με μέγιστο πλάτος;
ή
Επιφανειακή συμβολή και φάση.

Κοιτάζοντας το παράθυρο, παρατηρούμε τα κύματα.

Κατά μήκος ενός γραμμικού ελαστικού μέσου διαδίδονται με ταχύτητα υ=1m/s δύο κύματα και τη στιγμή t0=0, φτάνουν στα σημεία Ο και Κ, στα άκρα ενός παραθύρου, με (ΟΚ)=4m, το οποίο αποτελεί την περιοχή παρατήρησής μας. Το πλάτος κάθε κύματος είναι Α=0,6m και το μήκος κύματος λ=2m. Συνέχεια

Ένα κύμα, δύο εξισώσεις κύματος

Κατά μήκος ενός γραμμικού ελαστικού μέσου και από τα αριστερά προς τα δεξιά διαδίδεται ένα αρμονικό κύμα και στο σχήμα δίνεται η μορφή του μέσου σε μια στιγμή που θεωρούμε ότι t0=0.

Ταχύτητες σημείων σε δυο κύματα.

Κατά μήκος ενός γραμμικού ελαστικού μέσου το οποίο ταυτίζεται με τον άξονα x διαδίδονται αντίθετα δύο αρμονικά  κύματα α και β, του ίδιου πλάτους και σε μια στιγμή t0=0 η μορφή του μέσου είναι όπως στο σχήμα:

Τη στιγμή αυτή (t0=0) η ταχύτητα ταλάντωσης του σημείου στη θέση x=0, έχει μέτρο υ0=2m/s.
i)  Η ταχύτητα ταλάντωσης του σημείου στη θέση x4=4m, τη στιγμή t0, είναι ίση με:
α) υ4=-2m/s,    β) υ4=+2m/s,  γ) υ4=-4m/s,    δ) υ4=+4m/s.
ii)  Τη χρονική στιγμή t1 που το κύμα α φτάνει στη θέση x΄=3,5m, η ταχύτητα ταλάντωσης
του σημείου Μ στη θέση  xΜ=2,5m είναι ίση με:
α) υΜ=-2m/s,    β) υΜ=+2m/s,  γ) υΜ=-4m/s,    δ) υΜ=+4m/s.
Να δικαιολογήσετε τις απαντήσεις σας.
ή
Ταχύτητες σημείων σε δυο κύματα.

Ένα στάσιμο κύμα ανάμεσα σε δυο σταθερά σημεία.

Μεταξύ  δύο σταθερών σημείων Τ1 και Τβρίσκεται ένα γραμμικό ελαστικό μέσο, μήκους l=3m, στο οποίο έχει δημιουργηθεί ένα στάσιμο κύμα. Ένα σημείο Ο του ελαστικού μέσου απέχει κατά 1,3m από το δεξιό άκρο Τ2 και το λαμβάνουμε ως αρχή ενός συστήματος αξόνων (x,y). Με βάση αυτό το  σύστημα αξόνων,  το στάσιμο κύμα μπορεί να περιγραφεί από μια εξίσωση της μορφής:
y=2 Α∙συν(2πx/λ+φ0)∙ημ(2πt/Τ+θ0)  (1)
όπου τη στιγμή t=0, το σημείο Ο βρίσκεται  σε απομάκρυνση y=-0,1m με μηδενική ταχύτητα. Εξάλλου σε χρονικό διάστημα Δt=0,4s το Ο  εκτελεί δυο πλήρης ταλαντώσεις, ενώ η μέγιστη ταχύτητα που αποκτά μια κοιλία του μέσου έχει μέτρο υmax=2π m/s.
i)  Να βρεθεί η συχνότητα και το πλάτος ταλάντωσης μιας κοιλίας του μέσου.
ii) Ποιες οι δυνατές τιμές της γωνίας φ0  που περιλαμβάνεται στην παραπάνω εξίσωση;.
iii) Αν φ0=π/3 rad να υπολογιστεί η ταχύτητα διάδοσης ενός κύματος κατά μήκος του μέσου αυτού, αν μεταξύ του σημείου Ο και του σημείου πρόσδεσης Τυπάρχουν δύο σημεία του μέσου που παραμένουν ακίνητα.
iv) Να βρεθεί η εξίσωση του στάσιμου κύματος.
v)  Να παρασταθούν στιγμιότυπα του στάσιμου κύματος τις χρονικές στιγμές t1=0 και t2=0,125 s, στο ίδιο σύστημα αξόνων.
ή
Ένα στάσιμο κύμα ανάμεσα σε δυο σταθερά σημεία.

Επιφανειακή συμβολή με διαφορετικά πλάτη.

Στην επιφάνεια ενός υγρού υπάρχουν δύο πηγές εγκαρσίων κυμάτων Π1 και Π2, οι οποίες αρχίζουν να ταλαντώνονται ταυτόχρονα με εξισώσεις:
y1=0,1∙ημ(4πt) και y2=0,2∙ημ(4πt)  μονάδες στο S.Ι.
Έτσι δημιουργούνται επιφανειακά κύματα, τα οποία θεωρούμε ότι διαδίδονται με σταθερά πλάτη. Ένα σημείο Ο της επιφάνειας, απέχει αποστάσεις r1=6m και r2=4m αντίστοιχα από τις δύο πηγές. Το σημείο Ο αρχίζει να ταλαντώνεται τη στιγμή 10/3s.
i)  Να υπολογιστεί το μήκος κύματος και η ταχύτητα των κυμάτων που δημιουργούνται.
ii)  Να βρεθεί η διαφορά φάσης των δύο ταλαντώσεων που θα υποχρεωθεί να εκτελέσει το σημείο Ο, λόγω συμβολής των κυμάτων.
iii) Ποια η εξίσωση της απομάκρυνσης του σημείου Ο μετά την συμβολή των δύο κυμάτων;
iv)  Να υπολογιστεί ο λόγος Κ12, όπου Κ1 η μέγιστη κινητική ενέργεια μιας μάζας m στο σημείο Ο και Κ2 η μέγιστη δυνατή κινητική ενέργεια, που μπορεί να έχει η ίδια μάζα, σε κάποιο άλλο σημείο της επιφάνειας του υγρού.
ή

Επιφανειακή συμβολή.

Στην επιφάνεια ενός υγρού ηρεμούν δύο πηγές Π1 και Π2, όπως στο σχήμα (κάτοψη), όπου οι πηγές βρίσκονται σε σημεία δύο κάθετων μεταξύ τους αξόνων x και z, ενώ η πηγή Π1 απέχει κατά d1=1,5m από την αρχή Ο των αξόνων. Σε μια στιγμή t=0, οι δύο πηγές τίθενται ταυτόχρονα σε ταλάντωση σε κατακόρυφη διεύθυνση με εξισώσεις y=0,2∙ημ2πt (S.Ι.). Τα κύματα που δημιουργούνται διαδίδονται στην επιφάνεια του υγρού και  δεχόμαστε ότι έχουν σταθερό πλάτος. Τη στιγμή t1=3s το πρώτο κύμα φτάνει στο σημείο Ο, ενώ το δεύτερο στο σημείο Σ, όπου (ΟΣ)=2m.
i) Να βρεθεί η ταχύτητα διάδοσης του κύματος καθώς και η απόσταση (ΟΠ2) της δεύτερης πηγής από την αρχή Ο των αξόνων.
ii) Να βρεθούν οι απομακρύνσεις και οι ταχύτητες ταλάντωσης των σημείων Σ και Ο τη στιγμή t3=4s.
iii) Πόσες ταλαντώσεις εκτελεί το σημείο Ο, μέχρι να φτάσει και το δεύτερο κύμα; Να βρεθεί η εξίσωση ταλάντωσης του Ο μετά τη συμβολή.
iv) Να υπολογιστεί ο λόγος Κ12 όπου Κ1 η μέγιστη κινητική ενέργεια μιας στοιχειώδους μάζας m στο σημείο Ο, πριν την συμβολή και Κ2 η αντίστοιχη μέγιστη κινητική ενέργεια, μετά τη συμβολή.
v) Πόσα σημεία μεταξύ Σ και Ο, πάνω στον άξονα x, ταλαντώνονται με μέγιστο πλάτος;
ή