Podstawowe pojęcia i prawa ruchu
falowego

Fale mechaniczne

Wielkości i pojęcia charakteryzujące ruch
falowy:

• częstotliwość,

• długość fali,

• prędkość fali,

• amplituda,

• energia fali,

• odbicie,

• ugięcie,

• załamanie.



Prawo odbicia fali
Promień fali padający, promień odbity i
prostopadła do powierzchni padania leżą w
jednej płaszczyźnie, kąt odbicia jest równy
kątowi padania (oba mierzone od
prostopadłej).



Prawo załamania fali
Jeżeli fala nie ulegnie całkowitemu odbiciu to:

1)

załamanie zachodzi ku prostopadłej, jeżeli
drugie środowisko jest gęstsze,

2)

od prostopadłej – gdy jest ono rzadsze.

Fala mechaniczna - fala rozchodząca się w ośrodkach

sprężystych poprzez rozprzestrzenianie się drgań

tego ośrodka. Np. fale morskie, fale dźwiękowe, fale

sejsmiczne.

Fale mechaniczne mogą być falami podłużnymi (np.

fala dźwiękowa) lub poprzecznymi (np. fala na

wodzie).

W procesie rozchodzenia się fali zasadnicze znaczenie

ma proces odwracalnych przemian potencjalnej

energii mechanicznej (energii ciśnienia bądź

naprężenia) w energię kinetyczną. W czasie tych

przemian część energii jest tracona. Zjawisko to

nazywamy tłumieniem fali. Poszczególne ośrodki

mogą znacznie różnić się własnościami

mechanicznymi, co prowadzi do znacznych różnic w

przebiegu zjawisk falowych w różnych materiałach.



Częstotliwość – ilość drgań w jednostce czasu.



Można ją obliczyć ze wzorów:

Gdzie:
f – częstotliwość [Hz]
T – okres
ω – prędkość kątowa



Długość fali - najmniejsza odległość pomiędzy
dwoma punktami o tej samej fazie drgań

Gdzie:
λ - długość fali
T – okres
v – prędkość fali
ω – prędkość kątowa
f - częstotliwość



Prędkość fali - prędkość, z jaką rozchodzą się
miejsca fali o tej samej fazie.

Gdzie:
v

φ

– prędkość fali

ω – prędkość kątowa
k – wektor fali



Amplituda - największe wychylenie z
położenia równowagi.

Napięcie
sinusoidalne
1 = Amplituda
2 = Wartość
międzyszczytowa
3 = Wartość
skuteczna
4 = Okres

E

c

= E

k

+ E

p

W amplitudzie: E

c

= E

k0

+ E

p

W położeniu równowagi: E

c

= E

p0

+ E

k

Energia fali – energia, którą fale niosą ze sobą; pochodzi ze
źródła fali.
Moc źródła - ilość pracy wykonywanej podczas wytwarzania
fali w źródle w jednostce czasu



zmiana kierunku rozchodzenia się fali na granicy

dwóch ośrodków powodująca, że pozostaje ona
w ośrodku, w którym się rozchodzi,



kąt odbicia jest równy kątowi padania.



zmiana kierunku rozchodzenia się fali na

krawędziach przeszkód oraz w ich pobliżu



zachodzi zwłaszcza dla przeszkód o rozmiarach

porównywalnych z długością fali.



zmiana kierunku rozchodzenia się fali związana ze
zmianą jej prędkości, gdy przechodzi do innego ośrodka.



inna prędkość powoduje zmianę długości fali,
a częstotliwość pozostaje stała.