Mechanické vlnenie Barbora Kováčová 3.G

Čo je Mechanické vlnenie Postupné priečne vlnenie Postupné pozdĺžne vlnenie Fyzikálne vlastnosti vlnenia

Vlnenie – kmitavý dej(rozruch), ktorý sa šíri prostredím v rade bodov, prenáša sa energia z miesta na miesto Kmitanie – pohyb jedného oscilátora (hmotného bodu telesa), ide o harmonický periodicky opakujúci sa dej. 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 – perióda -) čas, za ktorý sa vlnenie dostane do takej vzdialenosti, kde hmotný bod kmitá s tou istou fázou ako zdroj (s) -) 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 - c = 3.108 ms-1 v zvuku - vz = 340 ms-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 = ym.sin.ω.t - ) závisí len od času MV y T1 = x/v y = ym.sin.2π.(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 ym , Λ , v ym = 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

-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 amplitúdou

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 Sinα / sinβ = v1/v2 = n =) pomer Sinα uhlu dopadu a sinβ uhla lomu je pre dané prostredia stála veličina a rovná sa pomeru fázových rýchlostí (v1,v2) v obidvoch prostrediach n - Index lomu vlnenia, konštantná veličina Lom poznáme dvoch druhov a)Lom ku kolmici α > β -) iba vtedy, keď vlnenie prechádza z redšieho do v1 > v2 hustejšieho prostredia b)Lom od kolmice α< β -) z hustejšieho do redšieho prostredia v1 < v2

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 ym = 0,12 m T = 1/6 = 0,16 s Λ = 1/3 = 1/0,75 v = 8 ms-1

Použité zdroje : Kniha pre 3. ročník , internet