Mechanické vlnění

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Mechanické vlnění je přenos energie kmitavého pohybu mezi částicemi hmotného prostředí. Elektromagnetické vlnění je přenos energie v nestacionárním elektromagnetickém poli a není vázáno na hmotné prostředí.

Obsah

[editovat] Postupné vlnění

Mechanické vlnění se šíří látkami všech skupenství pomocí vazebných sil působících mezi časticemi, mezi atomy a molekulami. 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.

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

Rovnice postupného vlnění:

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

(okamžitá výchylka y, maximální amplituda ym, čas t, perioda T, poloha x, vlnová délka λ)

[editovat] Vlnoplocha, paprsek

Částice, ke kterým postupné vlnění v daném časovém okamžiku dospělo, tvoří vlnoplochu. Směr vlnění udává paprsek - přímka kolmá na vlnoplochu.

[editovat] Podélné a příčné vlnění

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). Možná je i kombinace obou druhů vlnění. 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.

Postupné vlnění podélné je charakterizováno zhušťováním a zřeďováním prostředí vychýlením částic k sobě a od sebe. Typickým příkladem je šíření zvuku vzduchem v kulových vlnoplochách s bodovým zdrojem zvuku ve středu těchto kulových ploch.

[editovat] Stojaté vlnění

Stojaté příčné vlnění. Uzly jsou vyznačeny červeně.
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 = 2y_m \sin2\pi\frac{t}{T}\cos 2\pi\frac{x}{\lambda}

[editovat] Mechanický oscilátor

Nejjednodušším typem mechanického vlnění je ustálené, netlumené vlnění postupující v řadě kmitajících hmotných bodů (mechanický oscilátor) a platí pro ně rovnice postupného vlnění a rovnice stojatého vlnění pro okamžitou výchylku y bodu ve vzdálenosti x od zdroje vlnění v čase t.

[editovat] Podívejte se také na

[editovat] Externí odkazy