265

0x08 graphic

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 11

Wyznaczanie długości oraz częstotliwości fali akustycznej

Fale przenoszą energię z jednego miejsca na drugie bez przenoszenia masy. Może się to odbywać przez zaburzenie ośrodka, poprzez przenoszenie po powierzchni cieczy drgania harmonicznego; przenoszenie wzdłuż sprężyny odkształcenia sprężystego.

Fale mechaniczne mogą się rozchodzić tylko w takim ośrodku, który charakteryzuje się określonym rodzajem sprężystości.

Fale mechaniczne poprzeczne mogą się rozchodzić tylko w takich ośrodkach które charakteryzują się sprężystością postaciową. Fale podłużne w ośrodkach o sprężystości objętościowej lub postaciowej.

Prędkością fali nazywamy prędkość z jaką rozchodzi się w przestrzeni zaburzenie ośrodka. Prędkość zależy od tego, jak szybko cząsteczka ośrodka wychylna z położenia równowagi wytrąci z położenia równowagi następną. To zaś jest uzależnione od sił sprężystości powstających w ośrodku i od bezwładności cząsteczek tego ośrodka.

Powierzchnią falową nazywamy powierzchnię utworzoną z punktów ośrodka znajdujących się w tej samej fazie. Są to zwykle punkty jednakowo odległe od źródła fali.

Czołem fali nazywamy tę powierzchnię falową, która w danej chwili jest najbardziej odległa od źródła.

Alą płaską nazywamy falę, której powierzchnia falowa jest płaszczyzną.

Falą kulistą nazywamy falę, której powierzchnie falowe są współśrodkowymi kulami, w których centrum znajduje się źródło fali.

Długością fali nazywamy najkrótszą odległość między dwoma powierzchniami falowymi różniącymi się o 2π.

Między długością , prędkością i częstotliwością fali istnieje taki związek:

Zasada superpozycji fal mówi, że gdy kilka ciągów falowych przemieszcza się jednocześnie w danym ośrodku, każdy z nich rozchodzi się niezależnie od innych, czyli tak, jakby pozostałe ciągi nie istniały. Wypadkowe wychylenie cząsteczki ośrodka w dowolnym punkcie i w dowolnym czasie jest suma wychyleń spowodowanych przez każdy ciąg z osobna.

Skutkiem nałożenia się na siebie dwóch fal sinusoidalnych o tej samej częstotliwości, rozchodzących się w tym samym kierunku jest pojawienie się obszarów, w których drgania cząsteczek wzmacniane są w stosunku do drgań wywoływanych przez jedną falę oraz obszarów w których nie ma żadnych drgań. Położenie obszarów wzmacnianych lub wygaszanych drgań cząsteczek zależy przy tym od różnicy odległości w jakich punkty tych obszarów znajdują się od źródeł nakładających się fal - interferencja fal.

Fala stojąca charakteryzuje się tym ,że wzdłuż prostej określającej kierunek rozchodzenia się fal nakładających się na siebie wystąpują punkty całkowitego wygaszenia i punkty w których drgania odbywają się z maksymalną amplitudą równa 2 Y zwane strzałkami. Odległość poszczególnych wezłów fali stojącej od źródła określa wzór

odległości strzałek od źródła wyliczamy ze wzoru

fala stojąca nie przenosi żadnej energii przez ośrodek. Energia każdej cząsteczki jast stała i jest związana z tą cząsteczką w trakcie wykonywania przez nią drgań harmonicznych wokół położenia równowagi.

Zjawisko interferencji fal zachodzi tylko wtedy, gdy fazy nakładających się na siebie al. Są identyczne lub gdy różnią się o stałą (niezmienną w czasie) wartość. Fale, których fazy spełniają ten warunek nazywamy spójnymi lub koherentnymi. Nałożenia się na siebie fal niespójnych nie wywołuje zjawiska interferencji.

Obliczenia i rachunek błędów