Strona0

20

( Ruch falowy. Akustyka. J

Fale w ośrodku sprężystym, fale poprzeczne i podłużne. Długość fal, prędkość, ich wzajemny związek. Interferencja fal. Fale stojące. Zasada Huygensa. Prawa odbicia i załamania fal, ich uzasadnienie Źródła i charakter fal dźwiękowych. Zakres słyszalności. Cechy dźwięku: wysokość, natężenie i barwa. Rezonans akustyczny. Fale stojące w strunach i słupach powietrza. Polaryzacja fal. Uginanie oraz interferencja fal dźwiękowych Zjawisko Dopplera.

Ośrodek sprężysty ma tę właściwość, ze siłom, które usiłują spowodować jego odkształcenie, przeciwstawia siły sprężyste, które po usunięciu sił odkształcających usuwają samo odkształcenie. Wytrącenie zespołu cząsteczek takiego ośrodka z położenia równowagi powoduje ich drganie wokół tego położenia, przy czym dzięki właściwościom sprężystym ośrodka, zaburzenie przenosi się z jednej jego warstwy na następną, wprawiając ją w ruch drgający o określonej częstotliwości. Takie przenoszenie drgań na coraz to dalsze cząsteczki ośrodka nazywamy falą Kierunek rozchodzenia się fali nazywamy promieniem fali W zależności od kierunku drgań cząsteczek ośrodka w stosunku do kierunku rozchodzenia się fal rozróżnia się fale poprzeczne i fale podłużne.

Fale poprzeczne występują wtedy, gdy cząsteczki ośrodka sprężystego drgają prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali. Powstanie fali poprzecznej wiąże się ze zmianą kształtu ciała Fale takie mogą się rozchodzić jedynie w ośrodkach mających sprężystość postaci {głównie w ciałach stałych i na powierzchni cieczy)

Fale podłużne występują, wtedy, gdy cząsteczki ośrodka drgają wzdłuż kierunku rozchodzenia się fali. Rozchodzenie się fal podłużnych jest związane z okresowymi zmianami gęstości ośrodka. Fale takie mogą występować we wszystkich ośrodkach wykazujących sprężystość objętości, a więc zarówno w ciałach stałych, cieczach, jak i w gazach

Cząsteczki zajmujące równocześnie to samo położenie (względem promienia) i poruszające się w tym samym kierunku są w lednakowei fazie drgań. Cząsteczki zajmujące to samo położenie lecz poruszające się w strony przeciwne są w fazach przeciwnych. Odległość między dwiema najbliższymi cząsteczkami ośrodka drgającego mającymi jednakowe fazy nazywamy długością fali X.

Równanie ruchu falowego gdzie v oznacza prędkość rozchodzenia się fali w danym ośrodku.

(np w powietrzu v = 331.3 m/s. w wodorze 1286 m/s, w wodzie 1450 m/s, w zelazie 5130 m7s)

Punkty ośrodka, do których w określonej chwili dochodzi fala, a więc mające tę samą fazę drgań, tworzą powierzchnie fali (fala może być np. płaska lub kulista)

Interferencja fal jest zjawiskiem polegającym na wzmacnianiu i osłabianiu drgań cząsteczek ośrodka sprężystego, do których dochodzą fale pochodzące z różnych źródeł Zjawisko to występuje tylko wówczas, gdy fazy nakładających się na siebie fal są takie same albo różnią się o jednakową w czasie wartość. Fale spełniające ten warunek nazywają się spójnymi lub koherentnymi Nakładanie się fal niespójnych me powoduje zjawiska interferencji Maksymalne wzmocnienie drgań występuje wtedy, gdy spotykają się fale w tych samych

fazach, czyli gdy różnica odległości od źródeł jest równa | d\ ~ j⁼ W • X Maksymalne osłabienie drgań występuje wtedy, gdy spotykają się fale w przeciwnych fazach

czyli gdy różnica odległości od źródeł jest równa : I d\ "" ^2I⁼ (^)' Vl