Škola pre mimoriadne nadané deti a Gymnázium. Teória 2 Mechanické kmitanie a vlnenie 2.2 Mechanické vlnenie

Transcript

1 Men a rieisk: Škla: Predme: Šklský rk/blk: / Skina: rieda: Dám: Škla re mimriadne nadané dei a Gymnáim Fyika eória Mehaniké kmianie a lnenie. Mehaniké lnenie.3. Zk Zk je mehaniké lnenie lákéh rsredia, kré yláa slhý nem. Je mehaniké lnenie s rekeni ribližne d 6H d 6000H. Mehaniké lnenie s nižš rekeni ak 6H sa naýa inrak, mehaniké lnenie s yšš rekeni ak 6000H je lrak. Časť yiky, krá sa aberá skúmaním k, sa naýa aksika (gr. ak čjem). Pdľa ahy kéh nem delíme ky na hdbné a nehdbné. Hdbné ky (óny) redsajú eridiké lnenie. Sú naríklad ky hdbnýh násrj, samhlásky. Hdbný k, krý je harmnikým lnením, sa naýa jedndhý ón. Jeh rekenia sa naýa abslúna ýška jedndhéh ón. Hdbný k, krý nie je harmnikým lnením, sa naýa lžený ón. Z nak harmnikej analýy ylýa, že lžený ón je rený ákladným jedndhým ónm rekenie a yššími harmnikými ónmi rekenií k., kde k je rirdené čísl. Abslún ýšk lženéh ón rmieme jeh ákladnú rekeni. Zasúenie a amliúdy yššíh harmnikýh ón rčjú arb ón. Relaín ýšk ón naýame diel jeh rekenie a rekenie ón lenéh a ákladný. V hdbnej aksike bl a ákladný ón lený ón s rekeni 440H, ehnikej rai ón s rekeni 000H. Nehdbné ky (hlky) redsajú neeridiké lnenie naríklad bh, hrm, syk. E Zké lnenie je nsieľm energie. Vťah re ineni k: I S kde E je energia, krú ké lnenie renesie a db s lh snéh lnenia. S klm na smer W 0 0 m Slhm môžeme nímať k eľkéh rsah s ineni d db W 0 30 db m. Najmenšia hdna ineniy k W 0 0 db m nem, sa naýa rah čeľnsi. Najäčšia hdna ineniy d, krá yláa slhý W 0 30 db m, krej rekrčenie yláa h i blesi, je rah blesi. Prah blesisi je lak, krý yláa bleť a ranenie slh. Pri hlk sa žíajú hrániče slh. Hladina ineniy k,. hlasisť, je diel danej ineniy a rah čeľnsi. Jedka je deibel [db]. h 0.lg min db

2 .3. Zk a jeh lasnsi - k je mehaniké lnenie (sné dĺžne mehaniké lnenie) s rekeni inerale d 6 H d H; mehaniké lnenie s nižš rekeni naýame inrak (rasy, emerasenie, sbsniké ky), s yšš rekeni lrak (žía sa na yhľadáanie hýb maeriálh, čisenie redme, diagnsike lekárse a d.) - drjm k je henie ržnýh elies; henie sa renáša d kliéh rsredia, krm niká ké lnenie; k sa šíri len ržným rsredím ľbľnéh skensa (šíri sa iba lákým rsredím, ák sa nešíri) - yikálnymi dejmi ri rense k sa aberá aksika yikálna aksika šdje yikálne dmienky nik k drjh k, šírenie a hlanie k rônyh rsrediah yilgiká aksika sa aberá nikm k hlasm rgáne čleka a nímaním k hm hdbná aksika skúma ky hľadiska rieb hdby - ké lnenie má rônyh lákah rličnú rýhlsť. Prsredie h slabje, č namená, že sa menšje amliúda kýh ĺn hlanie (absria) k - ky rdeľjeme na: eridiké naýajú sa aj hdbné ky aleb óny aria ky hdbnýh násrj, samhlásky reči neeridiké nímame ih ak hlk, šm aria slhlásky reči - lasnsi k: ýška (rčje j rekenia; ákladný je ón s rekeni 440 H kmrné a) arba hlasisť - hlasisť: ľdské h môže nímať laké meny d Δ=0-5 Pa (á hrania rčje rah čeľnsi) eľmi hlasným km dedajú laké meny až Δ=0 Pa. Keď sa á hrania rekrčí, niká h i blesi, hríme rah blesi ľdské h je najiliejšie na ky s rekeni 700 H až 6 kh - inenia k: inenia k sa deinje ak mer ýkn kéh lnenia a lhy, kr lnenie reháda P I S jednk ineniy k je W.m -, žía sa aj jednka bel B ( rai sa žía 0-krá menšia jednka deibel) - rýhlsť k: rýhlsť k dh áisí d lženia dh (nečisy, lhksť), ale najia d ely. Pre el dh C rčíme rýhlsť k dh dľa ťah: 33,8 0,6 m. s ri bežnýh eláh je rýhlsť k dh ribližne 340 m.s - kaalináh a enýh lákah je rýhlsť k äčšia ak dh ( de ri ele 8 C je rýhlsť k 435 m.s - ; eli ri ele 5 C je rýhlsť k m.s - )

3 .3.3 Dler ja (eek) Z rae náme siái, že ak sa k nám blíži naríklad húkajúa sanika, má k húkačky yšši rekeni (äčši abslún ýšk) ak ríade, keď sa d nás ďaľje. Ja, krý sčía mene rekenie hybjúeh sa drja k hľadm k rekenii h iséh drja k kji, je menaný dľa rakúskeh yika a maemaika Chrisiana Dlera ( ), krém sa rk 84 daril ú áhad yriešiť. Dler eek sa neýka len k sreáame sa s ním aj elekrmagneikéh lnenia (a eda aj sela). Dler ja ríade elekrmagneikéh lnenia je yžíaný najmä asrnómii. Pnámka: Jhann Chrisian Dler ( ) rakúsky maemaik a yik. Pôsbil Viedni, Prahe a na Banskej akadémii Banskej Šianii (847). Fyikálne Dler ja íšeme re ri siáie:. hybje sa drj lnenia,. hybje sa raeľ, 3. hybje sa drj lnenia a raeľ Dler ja hybjúi sa drj lnenia Uažjme drj k, krý sa hybje smerm k raeľi s rýhlsť eľksi, a krý ysiela k s eriód. Zk sa šíri rsredím rýhlsť. Ak bdeme sledať da sebe nasledjúe rhly kej lny, m yslaním réh a drhéh rhl lynie dba (erióda). Za ú db sa drj riblíži k raeľi dialensť. (ri brák). Čas, krý rebje rhl drhej lny, aby sa dsal k raeľi klesne.. Čas, krý lynie medi ríhdmi dh sebe nasledjúih rhl ĺn k raeľi re je. kde je erióda k meraná raeľm. Ak si edmíme, že laí, môžeme re rekeni k meranú raeľm naísať: Z ra idíme, že. 3

4 ddenie sme yknali m rnáania eriód re, že en sôsb je nárnejší. Pri yžíaní Dlerh ja rai sa äčšin rnáajú rekenie drja k, sela,..., s rekeniami nameranými raeľm. Ak bde eľksť rýhlsi drja k yššia aleb rnaká eľksi rýhlsi k danm rsredí, k raeľi nedraí žiadna ká lna šíriaa sa smerm dred ( hľadiska drja k). Praeľ ahyí k až m, č raeľa minie drj k. Zdrj k sa m ríade ž bde d raeľa ďalať. ú siái je mžné ísať analgiky. Pre rekeni, kr nameria raeľ, d kréh sa drj k ďaľje rýhlsť s eľksť, laí Z ťah je idieť, že. en ťah jedndh ylýa ákladnýh lasnsí mehanikéh hyb. Ak sa mení smer rýhlsi hyb drja k na ačný, mení sa namienk ri eľksi rýhlsi na ačné Dler ja hybjúi sa raeľ Predkladajme, že sa raeľ hybje rýhlsť s eľksť smerm k nehybném drj k. Zdrj k ysiela k s eriód, raeľ j ríjíma s eriód. Medi yslaním rhl dh sebe nesledjúih ĺn drja, lynie čas. Praeľ ie da rhly rijme časm dse, ričm sa mediým snie. k drj k dialensť. Čas medi rijaím drhéh rhl lny sa re re raeľa níži hdn hľadanú eriód k dkiaľ úrae dsáame ťah Medi ríslšnými rekeniami laí ťah: nameranú raeľm môžeme ísať ťah. Pre 4

5 Z ťah je idieť, že. Obdbným sôsbm je mžné sať ri ddaní ťah re rekeni k, krú nameria raeľ hybjúi sa smerm d drja. Pre ríslšné rekenie bde laiť ťah. iež je rejmé, že. Ak sa bde raeľ m ríade hybať rýhlsť äčš aleb rnak ak je eľksť rýhlsi k danm rsredí, k k nem ôbe nedseje. Pre nemá mysel m ríade hriť meraní rekenie k raeľm Dler ja hybjúi sa raeľ a drj V rai môže nasať aj siáia, keď sa hybje aj raeľ (rýhlsť s eľksť ) a áreň aj drj k (rýhlsť s eľksť ). Uažjme siái, krej sa hybjú ba rnakým smerm. Zdrj ysiela k s eriód, raeľ h rijíma s eriód. Medi yslaním rhl dh sebe nasledjúih ĺn drja lynie čas, a krý sa drj riblíži k raeľi dialensť.. ým sa níži čas, krý rebje drhý rhl, aby drail. k raeľi, hdn. Praeľ rijme ie da rhly časm dse. On sám sa ale mediým d drja diali dialensť.. Čas rebný k m, aby drhý. rhl dsel k raeľi, sa äčší hdn. Pre eriód k, krú.. nameria raeľ môžeme ísať: dkiaľ Pre rekeni dsáame ťah Ak sa mení smer rýhlsi raeľa res. drja k, mení sa dedajúim sôsbm aj rekenia: Pre ájmný hyb raeľa a drja ak ískame elkm šyri mžnsi nameranej rekenie k raeľm. Ak laí, že (rýhlsť raeľa a drja k sa rnajú), ak k mene rekenie nedháda. 5

6 Ak nemá dhádať k menen rekenie k nameranej raeľm či rekenii k ysielanéh drjem k, dmienka nesačí je nné, aby be rýhlsi mali aj rnaký smer ( dmienka nearčje). Aksiký Dler ja - hyb drja lnenia: λ Z P λ máme drj lnenia; keď sa drj hybje, ak raeľ, nebde rať lnú dĺžk, krú ysiela drj, ale bde rať äčši aleb menši lnú dĺžk (dľa smer hyb drja) drj sa ribližje: je rýhlsť hyb drja, je rýhlsť šírenia lnenia ýsledná raná rekenia je äčšia ak ôdná rekenia (rekenia drja) drj sa ďaľje: ýsledná raná rekenia je menšia ak ôdná rekenia - hyb raeľa: smere šírenia ĺn: ri smer šírenia ĺn: - hyb drja aj raeľa: ak a kladný smer ememe smer d drja k rsredi, laí: Relaiisiký - máme drj lnenia, re kré laí: y y m sin - raeľ rje ln, re krú laí: sin y y m - keďže lna, krú ysiela drj a krú rje raeľ, je rnaká, laí: - dsadení Lrenyh ransrmáií laí: 6

7 - úrae re ďaľjúi seelný drj dsaneme: ak sa drj lnenia hybje d rijímača, raná rekenia je menšia ak ysielaná rekenia, eda raná lná dĺžka sa äčšje, nasáa sn k čerenej časi sekra; ri hyb k rijímač je naak Príklady lnýh dĺžk: rádié lny (00 MH) - 3 m idieľné sel - menej ak mm Rýhlsť šírenia lnenia je rôna rônyh rsrediah. Čím je hsejšie rsredie, ým je yššia rýhlsť. Príklady rýhlsi k: dh: 340 m/s da: 440m/s eľ: m/s Príklad: Za aký čas rejde k dialensť km de a dh? s s... s 000m Vdh: 3s 340m / s s 000m Vda: 0, 7s 440m / s s 000m Oeľ: 0, s 5000m / s Aksika a její dělení Fyikálními ději, keré js sjeny se nikem kéh lnění, jeh šířením a nímáním k slhem, se abýá aksika, aříí mei nejsarší bry yiky. Aksika se dále dělí dle blasi ájm:. yikální aksika - sdje ůsb nik a šíření k. Dále se abýá jeh draem a hláním růnýh maeriáleh.. hdební aksika - kmá ky a jejih kmbinae se řeelem na řeby hdby. 3. yilgiká aksika - se abýá nikem k hlasém rgán člěka a jeh nímáním h. 4. saební aksika - kmá dbré a neršené dmínky slhaelnsi hdby a řeči bynýh mísnseh a sáleh. 5. elekraksika - se abýá ánamem, rerdkí a šířením k s yžiím elekrikéh rd.» 7

8 Rlišjeme y yy kéh lnění:. inrak -. k slyšielný lidským hem - 3. lrak - ; slyšielný r někeré žičihy (neýr, delín, es, ) Hranie mei jednliými drhy k není srá a růnýh blikaíh js edeny růné hdny. Jedná se růměrné hdny lidské lae. Jednlie se ale může (někdy i elmi markanně) d ěh růměrnýh hdn dliša. Zk rsředkáá inrmae klním sěě. Celý děj řens inrmaí si le ředsai jak řens ssa slžen ěh ákladníh čásí:. drj k. hmné rsředí, kerým se k šíří Důležié je ědmi si, že rsředí msí bsaha nějaké čásie, keré k řenášejí d jeh drje dál. 3. řijímač k (lidské h, mikrn, ) Zdrje k Zdrjem k je hění ržnýh ěles, keré se řenáší d klníh rsředí a bje něm ké lnění. Nař. hění ladičky yláme úderem d jednh jejíh ramene. Ramena se rkmiají říčně, délně se ak řenáší hění nžk ladičky d renanční skříně, kerá hění renaní esílí. Ladička kmiá harmniky s ředem dan rekení. Mdernějším drjem k je rerdkr řijený k elekrnikém drji kmiání - k óném generár. Jedná se drj elekrikýh harmnikýh kmiů, jejihž rekeni le měni. Zky le beně rděli d d ákladníh skin:. óny (hdební ky) - graem áislsi ineniy (hlasisi) k na čase je eridiká nke Mei óny aří ky hdebníh násrjů, samhlásky lidské řeči,. hlky (šmy, raskání, skříání, ) - graem áislsi ineniy (hlasisi) na čase není eridiká nke Mei hlky aří i shlásky lidské řeči, óny se ak dále ješě dělí na:. óny jedndhé - mají harmniký růběh, j. graem áislsi ineniy (hlasisi) k na čase je nke sins (i br. 50). óny slžené - jejih růběh je eridiký, ale ž se nejedná sinsid (i br. 5). Zky bsahjí krmě ákladní rekene ješě i. yšší harmniké, na ákladě nihž dkážeme jednlié drje k dliši. Samhlásky lidské řeči, ky hdebníh násrjů, 8

9 Ryhls k» Zk se šíří e drje e ržným lákým rsředím liblnéh skensí. Nejčasěji se jedná dh, kde se k šíří jak délné sné lnění: dháí k eridikém slačání a rínání dh, ž se rjeí eridikými měnami lak dh. Ve šeh rsředíh se k šíří jak sné délné lnění, i když enýh lákáh může nika lnění říčné, keré má ale jin ryhls. Dbrým dičem k je ben, el, skl, Nejdůležiější harakerisik rsředí hlediska šíření k je eliks ryhlsi k daném rsředí. Již 7. sleí se dařil měrně řesně rči eliks ryhlsi k e dh: mí ýsřel děla mísěnéh e námé dálensi a měření dby, kerá lyne mei sěelným ábleskem a kem ýsřel. Veliks ryhlsi sěla je hledem k eliksi ryhlsi k ýraně ěší, a r le ředkláda, že sěelný jem anamenáme kamžiě, aím slhý s rčiým žděním. Veliks ryhlsi k e dh áisí na slžení dh (nečisy, lhks, ), ale nejíe na elě. Ve dh elě (e ) má k eliks ryhlsi:. Pr běžné ely le řadě úlh čía s hdn. V kaalináh a enýh lákáh je eliks ryhlsi k ěší než e dh. Veliks ryhlsi šíření k daném maeriál áisí jednak na hsě danéh maeriál, ale aké na jeh ržnsi. Pržns je řim liněna eliksí aebnýh sil, kerými js jednlié mlekly maeriál k sbě áány. Šíření k je liněn i řekážkami, na něž ké lnění dadá - rjeje se dra i hyb kéh lnění. Zlášním říadem dra k d rlehlé řekážky (skalní sěna, elká bda, ) je ěna. a je důsledkem lasnsi lidskéh slh, kerým rlišíme da sbě následjíí ky, kd mei nimi lyne dba alesň. je hrba dba, ker řebjeme k yslení jedné slabiky a a ker k raí (e dh) hrba, j. k řekáže a ě k raeli. Pkd je edy rael (mlčí) dálen d řekážky, niká jednslabičná ěna. Při dálensi ěší může nika i íeslabičná ěna. Při dálensi d řekážky menší než ž ky nedlišíme, čásečně se řekrýají a dražený k slýá se kem ůdním. se rjeí rdlžením rání k a jeh esílením, ž naýáme dk. S dkem je řeba čía ři rjekání elkýh mísnsí, knerníh sálů, Dk ůsbí ršiě - snižje srmielns 9

10 řeči, kreslje hdb, Pr se aksiké lasnsi sálů lešjí členěním lh sěn, áěsy, žiím maeriálů hljíí k, Resarační eek «. resarační eek (ail ary ee) sisí s db dk. en eek niká am, kde se ařeném rsr shrmažďje ěší če lidí, nihž ěšina sčasně hří. V důsledk hr íe sb najedn niká mísnsi aksiké le s hladin aksikéh lak (res. hladina ineniy k), kerá naršje srmielns ájemné kmnikae a ní hříí sby yša hlas. ím se šak dále yšje hladina aksikéh lak (hladina ineniy k) mísnsi a je se dále akje a nabýá na síle. Ves hladin se asaí až reignai čási sb na ájemn kmnikai (hlaně na ěší dálens než jen s nejbližším ssedem) neb je limián mžnsmi aksikéh ýkn lidskéh hlas. en neříjemný a r žiaele ařenéh rsr elie běžjíí eek le ýraně mei bkladem sr mísnsi akým maeriálem, jehž keiien hlisi má hdn alesň 0,6 elém ineral rekení (50; 000) H. Pdle hygienikýh ředisů je řeba aký bklad insala e sbrnáh a knerenčníh mísnseh, čebnáh raníh yčání, čebnáh ehniky a adminisraiy, ěličnáh, e šklníh jídelnáh, denníh mísnseh jeslí a maeřskýh škl, helýh haláh, resaraíh, bhdníh dmeh, Prsě šde am, kde se sháí elké mnžsí lidí, keří mei seb hří. Zky Člek je elý ži bklený kmi. Môž byť bežné ky messkéh rsredia, ky rírdy, rhry či hdba. Zk je jedným najákladnejšíh dne nímania klia. Aksika je edný dbr aberajúi sa nikm kéh lnenia, jeh šírením a jeh nímaním. Aksika môže byť yikálna skúma sôsb nik a šírenia k. Zaberá sa jeh dram a hlaním rônyh maeriálh. Aksika môže byť aj hdbná šdje hdbné ky a ih kmbináie hľadm na reby hdby. Zkm naýame každé mehaniké lnenie hmnéh rsredia, kré ôsbí na ľdské h a yláa ňm slhý nem. Je mehaniké lnenie s rekeni inerale d 6 H d 6 kh. Mehaniké lnenie s nižš rekeni sa naýa inrak, s yšš lrak. Dôleži harakerisik k hľadiska jeh šírenia je rýhlsť k. Je lynená hlane drhm a el hmnéh rsredia krm sa šíri. Rýhlsť k dh áisí d lženia dh, nečisô, lhksi ale najmä d jeh ely. Môžeme j yčíať ťah: =( {})m.s -. V kaalináh a enýh lákah je rýhlsť k äčšia ak dh. V čisej de sa k šíri ribližne rýhlsť 48m.s -. Niekré žičíh žijúih de sa sliehajú na ké lny, ak na rsriedk kmnikáie. Rýhlsť k eli je 5960m.s -. Oena môže niknúť arem, ale aj ľnm riesre, a edy ak dadne k h raeľa krem riameh k drja k draený db äčši ak je 0,s. Ak má h samsane nímať draený k msí mať dsačnú ineni. Dbe 0,s dedá dráha ribližne 34 m, namená, že ena môže nasať edy, ak je draná lha dialensi asň 7m d raeľa. Keď je rekážka bližšie, slýa draený k s ôdným. Môžeme rať redĺženie rania k a láme dk. S dkm reba číať ri rjekaní eľkýh miesnsí, kinsál. Mhl by niknúť ršiý djem, skresľanie hdby. Ulrak je mehaniké lnenie s rekeni yšš ak H. Našim slhm h nenímame. Jeh lná dĺžka je eľmi malá, šíri sa rsredím riamčiar a laí reň ákn dra. Prakiké yžiie: ) Vyšerenie m lrak. Medi najnšie ehnlógie arí 4D braenie. rjrmerné bráky sú snímané reálnm čase. Naríklad lasiká graia ld má eľký eminálny dad na rdič. Vyžía sa aj ri yšerení ksí, yšerení srda. ) Snar je ariadenie, kré sa yžía ri naigáii, rededi časia, sledaní lieadiel a ldí. Priní je alžený na drae kýh ĺn d bjek, krý sledjeme. Môže sa žiť aj na rčenie hĺbky dy. 3) Ehlkáia - žíajú j naríklad ieraá, kré žijú reažne am kde je nedsak sela. Naríklad neiere, delíny j žíajú a účelm isťania rekážk a ray. 0

11 4) Deeklógia m lrak - slúži na isťanie ád ýrbkh. 5) Niekré ieraá môž nímať lrak, es čje lrakú íšťalk. Na brák idíme ánam ld m lrak. Inrak je mehaniké lnenie s rekeni nižš ak 6 H člek h slh neahyí, ale enrálna nerá súsaa h níma. Olyňje činnsť ľdskéh mg. Inrak redsaje riiký akr re čleka. Veľmi nebeečné sú inraky s rekeni 8 H. Dháda k renanii kania a bnky sa môž mehaniky škdiť. Znežiie inrakýh braní. Zdrjm inrak je naríklad syk klesa a kľajnie. Bránime sa m hdn úra, ysžením, eením kľajní. ú rekeni majú naríklad aj seimiké lny ri emerasení. Slny kmnikjú m inrak až na dialensť 5 km. Veľmi dbre sa šíri de. Značne ilié na ne sú medúy. Niekré eľryby m nih dkáž liť krisť, ak že j mráčia m ýh k. Vťahy re Dler ja (rône načenia) Dler riní yseľje men ranej rekenie kýh ĺn, krá je sôsbená ájmným hybm drja k a raeľa. A),, w w rýhlsť k rýhlsť raeľa rýhlsť drja k rekenia, krú ysiela drj rekenia, krú níma raeľ Praeľ a drj sa hybjú k sebe: w Praeľ a drj sa hybjú d seba: w