24. Mechanické vlnenie

Prírodné vedy » Fyzika

Autor: Dievča ursula (17)
Typ práce: Maturita
Dátum: 03.06.2019
Jazyk: Slovenčina
Rozsah: 962 slov
Počet zobrazení: 95
Tlačení: 12
Uložení: 12

24. Mechanické vlnenie

  • dej pri ktorom sa kmitanie šíri do prostredia
  • jeho príčinou sú väzbové sily medzi časticami prostredia ktorým sa vlnenie šíri = pružné prostredie (kmitanie 1 častice sa prostredníctvom väzieb medzi časticami prenáša aj na susedné častice)
  • pri mechanickom vlnení sa prostredím prenáša energia (E) nie hmota
  • podľa smeru kmitania častíc delíme mechanické vlnenie na:

1) Priečne vlnenie - častice kmitajú kolmo na smer šírenia sa vlnenia (napr. vlnenie na vodnej hladine)

- v prostredí so silami tvarovej pružnosti (tvar sa mení)

2) Pozdĺžne vlnenie – častice kmitajú v smere šírenia sa vlnenia (zvuk, vzniká v

prostredí so silami objemovej pružnosti)

  • na opis vlnenia používame fyzikálne veličiny:
  1. a) amplitúda
  2. b) vlnová dĺžka - vzdialenosť 2 najbližších bodov ktoré kmitajú s rovnakou fázou majú rovnakú výchylku) 

- dĺžka 1 vlny

  1. c) perióda - čas za ktorý vlnenie dospeje do vzdialenosti 1 vlnovej dĺžky
  2. d) frekvencia – počet kmitov bodu prostredia za 1 sekundu
  3. e) rýchlosť vlnenia – rýchlosť ktorou sa pohybuje amplitúda vlnenia

 λ = v.T = v/f

  • rovnica postupnej mechanickej vlny:

y = ym . sin ω .t

y = ym . sin ω .(t - t0)

y = ym . sin 2πf .(t – x/v)

 y = ym . sin 2πf .(t/T – x/λ)

t – čas; x – miesto

  • určuje okamžitú výchylku ľubovolného bodu prostredia v ľubovolnom čase

2πf .(t/T – x/λ) – FÁZA

  •  interferencia vlnenia - skladanie vlnení

- nastáva ak sa do 1 bodu dostanú v rovnakom čase vlnenia z 2 rôznych zdrojov

 

  • koherentné vlnenia - vlnenia rovnakého druhu ktoré majú konštantný fázový rozdiel

- zložením takýchto vlnení vzniká harmonické vlnenie s rovnakými

parametrami ako majú zložky (v, f, t, λ), líši sa len amplitúdou

  • môžu nastať 2 hraničné javy: ak sa vlnenia stretnú vo fáze nastáva interferenčné

zosilnenie – maximum => ym = ym1 + ym2 a začiatočná

fáza je rovnaká ako majú zložky  

Δd = k . λ k € Z

ym Δd = k . 2π

ym

  • ak sa vlnenia stretnú v opačnej fáze nastáva

nastáva interferenčné minimum

=> ym = │ym1 – ym2 a začiatočná fáza je

rovnaká ako väčšia zložka.

 

  •  odraz vlnenia v rade bodov :
  • ak je koniec radu bodov pevný vlnenie sa odráža s opačnou fázou
  • a) posledný bod ktorý je pevný spôsobí posunutie predposledného bodu na opačnú

stranu=> vlna sa prevráti

  • ak je koniec radu bodov voľný vlnenie sa odráža bez zmeny fázy
  • b) posledný bod ktorý je voľný sa dostane do amplitúdy pôsobí silou na predposledný bod a vytiahne ho späť do amplitúdy => vlna sa neotočí
  • stojaté vlnenie – vzniká zložením 2 vlnení ktoré postupujú oproti sebe a majú rovnakú ym, f, λ, líšia sa len smerom šírenia (struna na gitare)

y = 2ym . sin(2π. t/T) .con(2π. x/ λ)

  • v niektorých bodoch priestoru môžme dosiahnuť maximálnu výchylku => kmitne

body ktorých kmit s maximálnou možnou výchylkou ( cos = +/-1 )

  • niektoré body v priestore majú vždy 0 výchylku => uzly – body ktoré nikdy nekmitajú
  • vzdialenosť 2 susedných uzlov a vzdialenosť 2 susedných kmitní je rovnaká = λ/2
  • energia sa neprenáša do priestoru len sa premieňa z Ek na Ep a späť
  • príkladom stojatého vlnenia je struna :

1.) l = λ/2 => λ0 = 2l 2.) l = λ => λ = 2.l/2 = λ0/2

f0 = v/ λ = v/2.l f = v/ λ = v/(2.l/2) = 2. (v/2.l) = 2.f0

3.) l = 3/2. λ => λ = 2.l/3 = λ0/3

f = v/ λ = v/(2.l/3) = 3. (v/2.l) = 3f0

λ = λ0/n f = n. f0

  • Huygensov princíp:
  • lúč – priamka udávajúca smer šírenia sa vlnenia
  • vlnoplocha – množina bodov priestoru do ktorého dospeje vlnenie v určitom čase
  • izotropné prostredie – vo všetkých smeroch rovnaké vlastnosti
  • homogénne prostredie – vo všetkých bodoch rovnaké vlastnosti

  • každý bod vlnoplochy do ktorej sa dostalo vlnenie v určitom čase t1 sa stáva zdrojom elementárneho vlnenia ktoré sa z neho šíri v elementárnych vlnoplochách a ich spoločný oblúk predstavuje vlnoplochu v nasledujúcom časovom okamihu t2.

x = v. ∆t = v. (t2 - t1)

  • odraz a lom vlnenia na rozhraní:
  • odrazený lúč zostáva v rovine dopadu a uhol odrazu je rovnaký ako uhol dopadu (α – α´) => zákon odrazu
  • lomený lúč zostáva v rovine dopadu a pomer sínusu uhla dopadu a sínusu uhla lomu je pre danú dvojicu prostredí konštantný a rovná sa podielu rýchlostí vlnenia v prostrediach => zákon lomu

sinα/sinβ = v1/v2 ak v1 > v2 => α > β – lom ku kolmici

ak v1 < v2 => α < β – lom od kolmice

  • špeciálny prípad nastane ak β = 90° => úplný odraz – vlnenie sa nedostáva do 2. prostredia všetko sa len odráža, uhol dopadu sv tomto prípade voláme medzný uhol, α M
  • ohyb vlnenia – jav ktorý vzniká pri dopade vlnenia na otvor v prekážke je tým výraznejší čím menší je otvor porovnateľný s vlnovou dĺžkou.

  • v dôsledku Huygensovho princípu sa vlnenie šíri aj za prekážkou
  • zvuk a jeho vlastnosti :
  • zvuk - pozdĺžne mechanické vlnenie ktoré vyvolá sluchový vnem
  • rýchlosť zvuku – v rôznych prostrediach je rôzna (hustota a pružnosť)

- pri 0°C vo vzduchu 331m/s

- čím väčšia teplota tým väčšia rýchlosť

- +1°C o 0,61m/s v = 331 + 0,61t

- v kvapaline (H20 1500m/s) v pevných (oceľ 5000m/s)

  • hlasitosť - je E ktorá sa prenáša zvukom
  • výška - zodpovedajúcou fyzikálnou veličinou je frekvencia
  • ozvena - odrazené vlnenie - ucho rozlíši 2 zvuky ak je medzi nimi aspoň 0,1 sekundy => prekážka musí byť vo vzdialenosti v = 2.l/t => l = (v. t)/2 = (340 .0,1)/2 = 17m
  • Dopplerov jav - ak sa zdroj zvuku vzďaľuje počujeme nižšiu frekvenciu akú v skutočnosti má a ak sa približuje počujeme vyššiu frekvenciu
  • ultrazvuk - frekvencia nad 20kHz, pozdĺžne mechanické vlnenie

- medicína, klenotníctvo

  • infrazvuk - pozdĺžne mechanické vlnenie do 20Hz

- kmitajúce časti strojov – nežiadúce, nebezpečné (môže poškodiť vnútorné

orgány)

Učebný materiál si môžeš pozrieť v dokumente PDF kliknutím na nasledujúci odkaz:
Oboduj prácu: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 (10-najlepšie, priemer: 0)


Založiť nové konto Pridať nový referát

Odporúčame

Prírodné vedy » Fyzika

:: KATEGÓRIE - Referáty, ťaháky, maturita:

0.027