drgania i fale.doc

1. Ruch drgający – ruch odbywający się po tym samym torze do przodu i do tyłu
2. Wielkości opisujące ruch drgający:

ñ          amplituda – największe wychylenie ze stanu równowagi

ñ          okres – czas jednego wychylenia (drgnienia)

ñ          częstotliwość – ilość wychyleń (drgnień) w czasie 1s

ñ          faza – kąt o jaki zostało wychylone ciało w danej chwili

3. Rodzaje drgań:

ñ          harmoniczne - niegasnąca – drgnienia, w których częstotliwość drgań się nie zmienia

ñ          gasnące – okres drgań nie zmienia się, zmienia się amplituda

ñ          wymuszone – siła zewnętrzna powoduje zmianę częstotliwości ciała

4. Okres drań wahadła zależy od jego długości.
5. Okres drgań wahadła obliczamy ze wzoru:
6. Okres drań jest wprost proporcjonalny do pierwiastka z długości wahadła:

7. Wielkości opisujące falę:

ñ          okres

ñ          częstotliwość

ñ          amplituda

ñ          faza

ñ          długość fali – odległość, jaką przebywa fala w czasie jednego okresu (jednego drgnienia)

ñ          prędkość fali – w ośrodkach jednorodnych jest stała

8. Rozchodzenie się fal polega na przekazywaniu energii kolejnym cząsteczkom ośrodka pobudzając je go drgań
9. Rodzaje fal:

ñ          fala poprzeczna – drgania ↑↓, kierunek ← → (są prostopadłe do siebie)

ñ          fala podłużna – drgania ← →, kierunek ← → (są równoległe do siebie)

10. Zjawiska falowe:

ñ          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

ñ          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)

ñ          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

ñ          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

11. Wychylenie w ruchu drgającym:
12. Prędkość w ruchu drgającym:
13. Siła w ruchu drgającym:
14. Przyspieszenie jest wprost proporcjonalne do wychylenia, a jego zwrot jest zawsze skierowany w stronę stanu równowagi
15. Energia w ruchu drgającym:
16. Fale dźwiękowe:

ñ          mechaniczne

ñ          podłużne

ñ          o częstotliwościach 16-20000 Hz

ñ          mniejsze częstotliwości – infradźwięki; większe - ultradźwięki

17. Prędkość rozchodzenia się fal dźwiękowych zależy od gęstości ośrodka.
18. Rozchodzenie się fal dźwiękowych polega na przekazywaniu energii kolejnym cząsteczkom ośrodka, pobudzając je do drgań.

ñ          v ≈ 340 m/s                             w powietrzu

ñ          v ≈ 1400-1600 m/s               w wodzie

ñ          v ≈ 3000-6000 m/s               w metalu

19. Cechy dźwięku ze względu na wrażenia słuchowe:

ñ          wysokość – zależy od częstotliwości

ñ          głośność – zależy od amplitudy

ñ          barwa dźwięku – cecha charakterystyczna dla danego ośrodka

20. 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.
21. Wartość natężenia dźwięku, która sprawia nam ból przy dźwiękach bardzo głośnych, nazywamy progiem bólu.
22. 0 Bel = O dB (decybeli)

              1 B = 10 dB

              2 B = 20 dB

              6 B = 60 dB

              12 B = 120 dB

23. 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

24. Jeżeli ciała się do siebie zbliżają:

25. Jeżeli ciała się od siebie oddalają: