Ruch drgający - ruch odbywający się po tym samym torze do przodu i do tyłu
Wielkości opisujące ruch drgający:
amplituda - największe wychylenie ze stanu równowagi
okres - czas jednego wychylenia (drgnienia)
częstotliwość - ilość wychyleń (drgnień) w czasie 1s
faza - kąt o jaki zostało wychylone ciało w danej chwili
Rodzaje drgań:
harmoniczne - niegasnąca - drgnienia, w których częstotliwość drgań się nie zmienia
gasnące - okres drgań nie zmienia się, zmienia się amplituda
wymuszone - siła zewnętrzna powoduje zmianę częstotliwości ciała
Okres drań wahadła zależy od jego długości.
Okres drgań wahadła obliczamy ze wzoru:
Okres drań jest wprost proporcjonalny do pierwiastka z długości wahadła:
Wielkości opisujące falę:
okres
częstotliwość
amplituda
faza
długość fali - odległość, jaką przebywa fala w czasie jednego okresu (jednego drgnienia)
prędkość fali - w ośrodkach jednorodnych jest stała
Rozchodzenie się fal polega na przekazywaniu energii kolejnym cząsteczkom ośrodka pobudzając je go drgań
Rodzaje fal:
fala poprzeczna - drgania ↑↓, kierunek ← → (są prostopadłe do siebie)
fala podłużna - drgania ← →, kierunek ← → (są równoległe do siebie)
Zjawiska falowe:
odbicie fali - zachodzi od przeszkody, która jest sztywniejsza od ośrodka, w którym fala się rozchodzi; kąt padania = kątowi odbicia
fala stojąca powstaje w wyniku nałożenia się fali padającej i odbitej
załamanie fali - zachodzi na granicy dwóch ośrodków; stosunek sin kąta padania do sin kąta załamania się fali równy jest stosunkowi prędkości fali padającej do prędkości fali załamanej i jest on dla danych ośrodków wielkością stałą (nazywamy współczynnikiem załamania)
ugięcie fali (dyfrakcja) - kąt ugięcia zależy od szerokości szczeliny w stosunku do długości fali (im mniejsza szczelina, tym większe ugięcie)
zasada Huygensa - każda cząsteczka ośrodka po dojściu do niej zaburzenia staje się źródłem nowej gali kolistej
nakładanie się fal (interferencja) - miejsce, w których nałożą się wzajemnie dwa grzbiety lub dwie doliny, nazywamy punktami wzmocnienia, natomiast, gdy nałoży się grzbiet z doliną następuje wygaszenie
warunek wzmocnienia fal - jeżeli różnica dróg przebytych przez falę o tych samych częstotliwościach równa jest pełnej wielokrotności długości fali, to zachodzi jej wzmocnienie; jeżeli różnica dróg jest równa połowie dł. fali, to zachodzi wygaszenie
Wychylenie w ruchu drgającym:
Prędkość w ruchu drgającym:
Siła w ruchu drgającym:
Przyspieszenie jest wprost proporcjonalne do wychylenia, a jego zwrot jest zawsze skierowany w stronę stanu równowagi
Energia w ruchu drgającym:
Fale dźwiękowe:
mechaniczne
podłużne
o częstotliwościach 16-20000 Hz
mniejsze częstotliwości - infradźwięki; większe - ultradźwięki
Prędkość rozchodzenia się fal dźwiękowych zależy od gęstości ośrodka.
Rozchodzenie się fal dźwiękowych polega na przekazywaniu energii kolejnym cząsteczkom ośrodka, pobudzając je do drgań.
v ≈ 340 m/s w powietrzu
v ≈ 1400-1600 m/s w wodzie
v ≈ 3000-6000 m/s w metalu
Cechy dźwięku ze względu na wrażenia słuchowe:
wysokość - zależy od częstotliwości
głośność - zależy od amplitudy
barwa dźwięku - cecha charakterystyczna dla danego ośrodka
Aby usłyszeć falę dźwiękową, fala ta musi nieść ze sobą pewną energię. Minimalna wartość energii przenoszonej przez falę w jednostce czasu i padająca na jednostkę powierzchni nazywa się natężeniem dźwięku, który słyszymy i określamy jako próg słyszalności.
Wartość natężenia dźwięku, która sprawia nam ból przy dźwiękach bardzo głośnych, nazywamy progiem bólu.
0 Bel = O dB (decybeli)
1 B = 10 dB
2 B = 20 dB
6 B = 60 dB
12 B = 120 dB
Zjawisko Dopplera: Jeżeli źródło i odbiornik są nieruchome względem siebie, to częstotliwość odbieranego dźwięku jest równa częstotliwości nadawanej przez źródło, jeżeli źródło i odbiornik względem siebie się przemieszczają, to częstotliwości odbieranego i nadawanego dźwięku różnią się od siebie
Jeżeli ciała się do siebie zbliżają:
Jeżeli ciała się od siebie oddalają: