Mechanick kmitn a vlnn Interference vlnn Vce vlnn

Mechanické kmitání a vlnění Interference vlnění

Více vlnění v prostředí • Co se stane, když na hladinu hodíme dva kameny současně? • https: //www. youtube. com/watch? v=Iuv 6 h. Y 6 zsd 0 (4. 35– 5. 20) • http: //www. acoustics. salford. ac. uk/feschoo ls/waves/super 2. htm

Interference • Fyzikální jev, kdy se prostředím šíří více než jedno mechanické vlnění a tato vlnění se tzv. skládají • Skládání = interference • U superpozice je kmitání bodu v určitém místě dáno superpozicí (součtem) okamžitých výchylek jednotlivých vlnění

Případ dvou stejných vlnění • Mají stejnou vlnovou délku, rychlost, směr a zdroje mají stejnou fázi, ale jinou polohu • O výsledku kmitání v daném místě rozhoduje fázový rozdíl Δφ těch dvou vlnění

Fázový a dráhový rozdíl •

Speciální místa při skládání dvou stejných vlnění • Zvláštní případy interference nastávají, když dráhový rozdíl je roven celistvému počtu půlvln interferujících vlnění – Interferenční maxima – nejvíce vlnící místa – Interf. minima – tišiny

Interferenční maxima •

Interferenční minima •

Význam interference • Interference má řadu využití zejména v optice • Pomocí interference lze také určit, zda má určitý zkoumaný fyzikální jev vlnovou povahu – světlo, ale dokonce elektrony, protony, částice…

Odraz vlnění v řadě bodů (provaz) • Postupuje-li vlnění řadou bodů, tak na konci této řady nastává odraz vlnění a vlna se vrací zpět. Může dojít ke dvěma „typům konce“ řady bodů: – pevný konec - vlnění se odráží s opačnou fází, (dospěl-li k pevnému konci nejdříve vrch a pak důl vlny, po odrazu se jako první vrací důl a pak vrch vlny) – volný konec - dochází k odrazu se stejnou fází, (dospěje-li k volnému konci nejdříve vrch a pak důl vlny, po odrazu se nejdříve vrací vrch a pak důl vlny

• Poslaná vlna – pevný konec – volný konec • Odražená vlna – pevný konec – volný konec • https: //www. vascak. cz/data/android/physicsatschool/templateimg. php? s=kv_odraz_na_konci&l=cz

Vznik stojatého vlnění • Kmitá-li jeden konec pružného vlákna trvale harmonicky, postupuje vlnění k druhému konci, kde se odráží a vrací zpět ke zdroji a dochází k interferenci přímého a odraženého vlnění • Obě tato vlnění postupují stejnými rychlostmi opačného směru, průběh vlnění na vlákně vytváří dojem, že vlna jako by „stojí“ na místě stojaté vlnění

Složení proti sobě postupujících vln • „Zelená“ vlna se šíří zleva doprava, „modrá“ zprava do leva. Vlnění jsou zobrazena vždy po jedné čtvrtině periody • bod M, v němž se obě vlnění setkávají v čase t = 0 s, kmitá s největší amplitudou výchylky

Stojaté vlnění •

Stojaté vlnění • Stojaté vlnění je vlnění vznikající interferencí postupného přímého vlnění a vlnění odraženého od konce daného prostředí

Chvění • Stojaté vlnění těles a prostředí nazýváme chvění – Příčné – strunné hudební nástroje – Podélné – trubka, klarinet… • Příklady – Pevné dva konce (struna) – Pevný jeden konec, druhý volný – Oba konce volné, uchycení uprostřed • https: //www. vascak. cz/data/android/physicsatschool/templateflash. php? s=kv_stojate_vlneni&l=cz

Struna • • Oba konce pevné Základní případ – 1 kmitna uprostřed l=λ/2 Další – počet kmiten: dvě, tři… l=k(λ/2) λ=2 l/k a pokud se rychlost v nemění fk = k. fz • Struna kmitá pouze s určitými frekvencemi, násobky základní (vyšší harmonické frekvence) • fz=v/λ=v/2 l

Pevná tyč uchycená na kraji • Takto se chvěje i vzduch ve válci, který je na jedné straně uzavřen a na druhé volný (písknutí na vršek) • Základní případ – 1 kmitna na konci l=λ/4 • Další – počet kmiten: dvě, tři… l=k(λ/4) k = 1, 3, 5, … • λ=4 l/k a pokud se rychlost v nemění fk = k. fz • fz=v/λ=v/4 l

Pevná tyč uchycená uprostřed • Základní případ – 2 kmitny na koncích l=λ/2 • Další – počet kmiten: dvě, čtyři… l=k(λ/2) k = 1, 3, 5, … • λ=2 l/k a pokud se rychlost v nemění fk = k. fz • fz=v/λ=v/2 l

Příklady chvění • Hudební nástroje • Hlasivky • Zdroje zvuku jsou oscilátory, ze kterých se vlnění přenáší do vzduchu (struna příčné – vzduch okolo podélné)

2 D chvění • Chladniho obrazce • https: //www. youtube. com/watch? v=Bl 6 TH ZAq. Gu 8 • Význam pro tvorbu membrán reproduktorů, mikrofonů a jiných elektroakustických zařízení

Příklady • 109/90, 92