Konspekt lekcji do przedmiotu Fizyka i astronomia

Temat:               Efekt Dopplera. Zjawisko interferencji.

Liczba godzin na realizację tematu:              1 godzina                           

Klasa:              I a

Co uczeń powinien już wiedzieć?

Powinien znać pojęcia: fali mechanicznej, częstotliwość fali,

Powinien umieć: wyjaśnić mechanizm rozchodzenia się fali mechanicznej, obliczyć częstotliwość fali.

Cele:
– uczeń wie, na czym polega efekt Dopplera,
– uczeń umie podać przykłady i zastosowania efektu Dopplera,
– uczeń wie, na czym polega zjawisko interferencji fal,
– uczeń wie, co to jest fala stojąca,
– uczeń umie wyjaśnić mechanizm powstawania dźwięku w niektórych instrumentach,

Metody:
• eksperymentalna: pokaz,
• słowna: pogadanka, objaśnienie.

Formy pracy:
• grupowa jednolita,
• zbiorowa,

Pomoce dydaktyczne:
• programy komputerowe („Efekt Dopplera”, „Interference 1.0”, „Fale”, „Linkette – fala stojąca”)

• plansze

• podręcznik

Przebieg lekcji:

1.      Co się dzieje, gdy źródło dźwięku porusza się? – pokaz programu „Efekt Dopplera”

2.      Co może być przyczyną zmiany dźwięku? – swobodne wypowiedzi uczniów, prowadzące do stwierdzenia, że zmienia się częstotliwość fali docierająca do obserwatora.

3.      Wnioski – notatka w zeszycie:

Efekt Dopplera – polega na pozornej zmianie częstotliwości fal wysyłanych przez źródło, w wyniku względnego ruchu obserwatora i źródła.

Obserwator odbiera impulsy o częstotliwości różnej od częstotliwości drgań własnych źródła.

Przypadek pierwszy – źródło dźwięku zbliża się do obserwatora (pokaz programu)

Przypadek drugi – źródło dźwięku oddala się od obserwatora (pokaz programu)

Zjawisko Dopplera ma zastosowanie m.in.: w radarach policyjnych, w medycynie – badanie USG.

4. 
   Zjawisko interferencji – pokaz programu „Interference 1.0”

Interferencja – zjawisko nakładania się fal na siebie, w wyniku którego obserwowane są wzmocnienia i osłabienia fal. 

Pokaz programu „Fale” – obserwacja interferencji konstruktywnej i destruktywnej.

1o interferencja konstruktywna – zachodzi, gdy wierzchołek jednej fali spotyka się z wierzchołkiem drugiej fali, następuje wówczas wzmocnienie fali.

2o interferencja destruktywna – zachodzi, gdy nastąpi spotkanie wierzchołka z doliną, następuje wówczas wygaszenie fali.

5.      Co się może stać, gdy interferują dwie fale poruszające się w przeciwnych kierunkach? – program „Fale” oraz „Linkette – fala stojąca”

6.      Wniosek – notatka w zeszycie, ciąg dalszy:

W wyniku interferencji dwóch identycznych fal poruszających się w przeciwnych kierunkach (np. fala padająca i odbita) otrzymujemy  falę stojącą. Fala taka pozornie się nie przemieszcza.

Punkty o maksymalnej amplitudzie nazywamy strzałkami, a punkty o amplitudzie zerowej węzłami.

7.     
Wykorzystanie fal stojących: m.in. w instrumentach.

v – prędkość dźwięku w strunie zależy od materiału z jakiego jest wykonana struna.

a. struna (gitara, fortepian)

b. piszczałka otwarta (flet prosty, flet boczny, piszczałki otwarte w organach)

vdź – prędkość dźwięku w powietrzu.

vdź – prędkość dźwięku w powietrzu.

c. piszczałka zamknięta (klarnet)

8.      Zadania:

a)      Oddalająca się od Krzysia karetka emituje sygnał o częstotliwości 330 Hz. Jaką częstotliwość słyszy Krzyś, jeżeli karetka porusza się z prędkością 90 km/h?  (f’ = 307Hz)

b)     Zbliżając się do Joli, maszynista lokomotywy włączył sygnał syreny o częstotliwości 1000Hz. Jaką częstotliwość usłyszy Jola, jeśli prędkość lokomotywy jest równa 72 km/h? (f’ = 1062,5Hz)

c)      Samochód jadący z szybkością 72 km/h zbliża się do stojącego człowieka. Kierowca daje klaksonem sygnał o częstotliwości 500Hz. Po wyminięciu człowieka również ten sam sygnał. Jakie są częstotliwości dźwięku sygnału słyszanego przez stojącego człowieka? (f’z = 531,35 Hz; f’o = 472,23 Hz)

d)     Struna gitary wydaje dźwięk o częstotliwości 440 Hz. Jaka będzie częstotliwość dźwięku struny skróconej o 1/3 długości?                                                                                              (f1 = 660 Hz)

e)      Oblicz długość piszczałki otwartej, która wydaje dźwięk o częstotliwości 110 Hz.                      (f = 1,55m)

f)       Częstotliwość dźwięku wzrosła z 50 Hz do 110 Hz. Jak zmieniła się długość fali stojącej w piszczałce, która wydała te dźwięki?                                                                                    (l2 = 5/11 l1)

g)     Oblicz częstotliwości dźwięków, jakie powstaną w rurach o długości 1,5 m, przy czym jedna z rur będzie otwarta, a druga zamknięta.                                  (fo = 113,33 Hz; fz = 56,67 Hz)

h)     Jaka powinna być długość piszczałki zamkniętej, aby wydała dźwięk o częstotliwości f = 120 Hz.                                                                                                                                (f = 0,71m)

3

Efekt Dopplera. Zjawisko interferencji.