Волна
Это понятие впервые встречается на программе «Инженерия и системный подход к решению задач» — примерно 11-12 лет (5-6 класс).
Колебание, которое бежит дальше и передаёт движение, само не унося вещество. Качнул один край — волна добежала до другого.
Верёвка: дёрнул один конец — горб пробежал до другого, а сама верёвка осталась на месте.
Разложить верёвку на полу, резко качнуть один конец и показать, как горб-волна бежит к другому концу, а верёвка при этом остаётся на месте.
Колебание, которое распространяется в пространстве и переносит энергию, но не вещество. У волны есть длина λ (расстояние между соседними гребнями), частота f и скорость v, связанные формулой v = λ·f. Волны бывают на воде, в верёвке, звуковые в воздухе, радиоволны. Встречая преграду, волна отражается — так получается эхо.
Пустить волны по длинной пружине (Slinky), лежащей на полу: показать бегущий горб и его отражение от закреплённого конца; засечь, за сколько секунд волна пробегает пружину.
Процесс распространения колебаний с переносом энергии без переноса вещества; v = λ·f. Волны бывают поперечные (колебания поперёк движения, как в верёвке) и продольные (вдоль, как звук). Ориентиры скорости: звук в воздухе ≈340 м/с, радиоволны и свет — 300 000 км/с. Отсюда длина волны Wi-Fi 2,4 ГГц ≈12,5 см (λ = v/f). Волны отражаются, преломляются, накладываются (интерференция) и огибают преграды (дифракция).
По формуле v = λ·f вычислить длину радиоволны Wi-Fi 2,4 ГГц (≈12,5 см) и длину звуковой волны ноты 440 Гц (≈0,77 м); сравнить, во сколько раз они отличаются.
Частое заблуждение
«Волна уносит с собой воду (вещество)». Нет: бежит только колебание, а сама вода или воздух остаётся на месте и лишь качается — поплавок на волнах не уплывает вдаль, а прыгает вверх-вниз.