Mechanické vlnění

Vyvolané vlnění

Mechanické vlnění je děj, při němž se kmitání částic šíří látkovým prostředím. Mechanické vlnění se šíří látkami všech skupenství pomocí sil působících mezi částicemi. Vzniká tak, že výchylka jedné částice z rovnovážné polohy vnější silou a k tomu dodaná energie se přenese na částici sousední, pak na další a tak vlnění určitou rychlostí postupuje od svého zdroje v řadě bodů, nebo v rovině, nebo v prostoru. Mechanické vlnění je například zvukové vlnění.

Druhy vlnění

Postupné vlnění

Šablona:Viz též Vzniká postupným rozkmitáváním bodů v pružném prostředí (hadice, lano, vodní hladina …).

Rovnice postupné vlny: $y=y_m\sin 2\pi (\frac{t}{T}-\frac{x}{\lambda })=y_m\sin \omega (t-\frac{x}{v})$

(okamžitá výchylka $y$, maximální amplituda $y_m$, čas $t$, perioda $T$, poloha $x$, vlnová délka $\lambda$, rychlost šíření vlnění $v$, fázová rychlost $\omega$)

Postupné příčné vlnění

Postupné příčné vlnění. Znázorněný bod představuje okamžitou výchylku y závislou na čase t a vzdálenosti x od zdroje vlnění.

Body prostředí kmitají kolmo na směr šíření. Příkladem postupného vlnění příčného je vlnění na vodní hladině po dopadu kamene, šířící se od tohoto zdroje v kruhových rovinných vlnoplochách ve tvaru vrch – důl.

Elektromagnetické vlnění je postupné příčné.

Postupné podélné vlnění

Může k němu docházet ve všech skupenstvích.

Body prostředí kmitají ve vlnoplochách. Dochází k postupnému zhušťování a zřeďování prostředí. Příkladem je zvuk.

Stojaté vlnění

Stojaté příčné vlnění. Uzly jsou vyznačeny červeně.

Skládáním dvou proti sobě jdoucích postupných vlnění stejných parametrů vzniká stojaté vlnění, které je v řadě bodů (představovaných například napjatou strunou) charakterizováno body se stále stejnou výchylkou. Body s trvale největší výchylkou se nazývají kmitny, body s trvale nulovou výchylkou se nazývají uzly. Stojaté vlnění pružných těles se nazývá chvění a je nejčastějším zdrojem zvuku a fyzikálním základem hudebních nástrojů.

Rovnice stojatého vlnění

$y=y_m\sin 2\pi (\frac{t}{T}-\frac{x}{\lambda })$

Podélné a příčné vlnění

Šablona:Viz též Šablona:Viz též Podle směru vychýlení částic z rovnovážné polohy rozlišujeme vlnění příčné (výchylka je kolmá na spojnici sousedních částic) a vlnění podélné (výchylka je ve směru spojnice sousedních částic).

Šíření vlnění

Šablona:Viz též Vlnění se šíří ve vlnoplochách- množinách bodů se stejnou fází. Platí Huyghensův princip- každá vlnoplocha se stává zdrojem nekonečně mnoha elementárních vlnění, jejichž interferencí vzniká další vlnoplocha.

Rychlost šíření závisí na typu prostředí- např. zvuk se pohybuje ve vzduchu $v_t=(331,82+0,61t)m\times s^{-1}$ kde $t$ je teplota v °C.

Směr vlnění udává paprsek – přímka kolmá na vlnoplochu – normála.

Související články

• Elektromagnetické záření
• Vlnění
• Vlnová délka
• Frekvence
• Kmitání

Externí odkazy

• Vlnění Šablona:Wayback – zpracovaná maturitní otázka z fyziky na téma vlnění od Radka Jandory
• Mechanické vlnění – maturitní práce na gymnáziu v Ústí nad Orlicí, neznámý autor, 14.5.2000