Transcript Mechanické vlnenie
Mechanické vlnenie
Barbora Kováčová 3.G
Čo je Mechanické vlnenie
Postupné priečne vlnenie
Postupné pozdĺžne vlnenie
Fyzikálne vlastnosti vlnenia
Vlnenie
prostredím v rade bodov, prenáša sa energia z miesta na miesto
–
kmitavý dej(rozruch), ktorý sa šíri
Kmitanie
bodu telesa), ide o harmonický periodicky opakujúci sa dej.
–
pohyb jedného oscilátora (hmotného Podstatou jeho existencie sú väzbové sily medzi ktorými sa šíri. Pri výkmite jedna častica odovzdáva druhej časť svojej energie.
Postupné priečne vlnenie
je charakteristické tým, že amplitúda výkmitu je kolmá na smer šírenia vlnenia. Pre toto vlnenie je typické, že sa mení tvar telies, napr.: vodná hladina
Postupné pozdĺžne vlnenie
-
kmitavý rozruch sa šíri na jednej priamke v smere postupu. Pre toto vlnenie je typické zhusťovanie a zrieďovanie kmitajúcich bodov. Toto je typické pre telesá pružné pri zmene objemu (kvapaliny, plyny, niektoré pevné telesá)
Fyzikálne Vlastnosti -)Λ
(lambda) - vlnová dĺžka -) vzdialenosť, do ktorej sa vlnenie dostane za čas T.
-)T
(s) – perióda -) čas, za ktorý sa vlnenie dostane do takej vzdialenosti, kde hmotný bod kmitá s tou istou fázou ako zdroj -) v – rýchlosť (ms -1 ) -) f frekvencia (Hz) f = 1/T
T = 1/f ω = 2 π f, v = Λ/T
Každé vlnenie sa šíri rôznou rýchlosťou : v svetla v zvuku - c = 3.10
- v z 8 = 340 ms ms -1 -1 Pr.: v = ?
Λ = 80 cm = 0,8 m f = 2 Hz f = 1/T =) T = ½ = 0,5 s v = 0,8/0,5 = 1,6 ms -1
Rovnica postupnej vlny
KP – y = y m .sin.ω.t - ) závisí len od času MV y T 1 = x/v y = y m .sin.2
π.(t/T x/
Λ) -) fáza vlnenia = závisí od času ale aj od vzdialenosti bodu M od zdroja vlnenia γ -) Vlnenie je periodický dej v čase a priestore
Pr.: y = 0,1 sin.2 π (5 t - 0,3 x) m -určte y m , Λ , v y m = 0,1m = 10 cm Λ = ) x/Λ = 0,3 x =) 1/Λ = 3/10 = ) Λ = 3,33 m v = ) Λ/T = t/T = 5t = ) 1/T = 5 = ) T = 1/5 s Λ/T = 33,3 / 1/5 = 16 ms -1
Vlastnosti vlnenia
1. Inferencia – skladanie dvoch vĺn, dve vlnenia po stretnutí môžu zväčšiť / zmenšiť svoju amplitúdu (došlo k interferencii) a po tomto stretnutí sa vlnenia šíria ďalej, akoby sa nič nestalo.
- veľmi zložitý jav, ktorý závisí od viacerých faktorov – zdroj vlnenia, rýchlosti, frekvencie... čím vznikajú veľmi zložité obrazce
amplitúdou interferenciou dvoch vlnení s rov nakou vlnovou dĺžkou a so súhlas nou fázou vzniká vlnenie, ktorého amplitúda je súčtom jednotlivých amplitúd.
- interferenciou dvoch vlnení s rovnako vlnovou dĺžkou ale s opačnou fázou vznikne vlnenie, ktorého amplitúda je rozdielom amplitúd jednotlivých vlnení -výsledné vlnenie kmitá s rovnakou fázou ako vlnenie s väčšou
Odraz vlnenia v rade bodov
Odrazené vlnenie - na pevnom konci nastáva odraz vlnenia s opačnou fázou -na voľnom konci sa vlnenie odrazí tou istou fázou
Stojaté vlnenie
- vzniká zložením postupujúceho vlnenia a odrazeného vlnenia - oproti postupujúcemu vlneniu: 1.neprenáša žiadnu energiu 2.každý bod kmitá s inou amplitúdou 3.fáza jednotlivých bodov je rovnaká Kmitne- s najväčšou amplitúdou Uzly- s nulovou amplitúdou Ak Stojaté vlnenie vzniká v hudobných nástrojoch alebo v hlasivkách, nazýva sa CHVENIE mechanickej sústavy a jeho frekvencia závisí od rozmerov, materiálu, rýchlosti, spôsobu upevnenia...
Huygensov princíp -
izotropné prostredie- má vo všetkých smeroch rovnaké fyzikálne vlastnosti(vodná hladina) a z miesta zdroja sa vlnenie šíri v sústredných kružniciach -šíri sa rovnakou rýchlosťou r = v.t
-vlnenie môže mať tvar: a) sústredných kružníc b) sústredných guľových plôch(vlnoplôch) Kolmica na vlnoplochu sa nazýva LÚČ.
=) Každý bod vlnoplochy môžeme považovať za nový zdroj vlnenia(koherentné) =) Každý bod vlnoplochy, do ktorého sa dostalo vlnenie v istom okamihu, môžeme považovať za nový zdroj elementárneho vlnenia =) Šíri sa v elementárnych vlnoplochách
Odraz a lom vlnenia
Zákon odrazu: uhol odrazu vlnenia sa rovná uhlu dopadu vlnenia pri prechode vlnenia z jedného prostredia do druhého, vlnenie mení svoju rýchlosť, smer =)vlnenie sa láme
Zákon lomu
Sin α (v 1 / sin ,v 2 β = v 1 /v 2 =) pomer Sin α = n uhlu dopadu a sin β uhla lomu je pre dané prostredia stála veličina a rovná sa pomeru fázových rýchlostí ) v obidvoch prostrediach n - Index lomu vlnenia, konštantná veličina Lom poznáme dvoch druhov a)Lom ku kolmici α v 1
>
β -) iba vtedy, keď vlnenie prechádza z redšieho do
> v
2 hustejšieho prostredia b)Lom od kolmice α
<
β -) z hustejšieho do redšieho prostredia v 1
< v
2
Ohyb vlnenia
smer šírenia vlnenia je ovplyvnený: -ohybom vlnenia na prekážke a tento vplyv je tým menší, čím je menšia dĺžka vlnenia Pr.: y= 0,12 sin 2 π (6 t – 0,75 x )m y m = 0,12 m T = 1/6 = 0,16 s v = 8 ms -1 Λ = 1/3 = 1/0,75