Mechanické vlnění

Mechanické vlnění je děj, při němž se kmitání částic šíří látkovým prostředím.^[1] Mechanické vlnění se šíří látkami všech skupenství pomocí sil působících mezi částicemi. Vzniká tak, že výchylka jedné částice z rovnovážné polohy vnější silou a k tomu dodaná energie se přenese na částici sousední, pak na další a tak vlnění určitou rychlostí postupuje od svého zdroje v řadě bodů, nebo v rovině, nebo v prostoru. Mechanické vlnění je například zvukové vlnění.

Druhy vlnění

Postupné vlnění

Vzniká postupným rozkmitáváním bodů v pružném prostředí (hadice, lano, vodní hladina …).

Rovnice postupné vlny: ${\displaystyle y=y_{m}\sin 2\pi \left({\frac {t}{T}}-{\frac {x}{\lambda }}\right)=y_{m}\sin \omega \left({t}-{\frac {x}{v}}\right)}$

(okamžitá výchylka ${\displaystyle y}$, maximální amplituda ${\displaystyle y_{m}}$, čas ${\displaystyle t}$, perioda ${\displaystyle T}$, poloha ${\displaystyle x}$, vlnová délka ${\displaystyle \lambda }$, rychlost šíření vlnění ${\displaystyle {v}}$, fázová rychlost ${\displaystyle \omega }$)

Postupné příčné vlnění

Body prostředí kmitají kolmo na směr šíření. Příkladem postupného vlnění příčného je vlnění na vodní hladině po dopadu kamene, šířící se od tohoto zdroje v kruhových rovinných vlnoplochách ve tvaru vrch – důl.

Elektromagnetické vlnění je postupné příčné.

Postupné podélné vlnění

Může k němu docházet ve všech skupenstvích.^[2]

Body prostředí kmitají ve vlnoplochách. Dochází k postupnému zhušťování a zřeďování prostředí. Příkladem je zvuk.

Stojaté vlnění

Skládáním dvou proti sobě jdoucích postupných vlnění stejných parametrů vzniká stojaté vlnění, které je v řadě bodů (představovaných například napjatou strunou) charakterizováno body se stále stejnou výchylkou. Body s trvale největší výchylkou se nazývají kmitny, body s trvale nulovou výchylkou se nazývají uzly. Stojaté vlnění pružných těles se nazývá chvění a je nejčastějším zdrojem zvuku a fyzikálním základem hudebních nástrojů.

Rovnice stojatého vlnění

${\displaystyle y=y_{m}\sin 2\pi \left({\frac {t}{T}}-{\frac {x}{\lambda }}\right)}$

Podélné a příčné vlnění

Podle směru vychýlení částic z rovnovážné polohy rozlišujeme vlnění příčné (výchylka je kolmá na spojnici sousedních částic) a vlnění podélné (výchylka je ve směru spojnice sousedních částic).

Šíření vlnění

Vlnění se šíří ve vlnoplochách- množinách bodů se stejnou fází. Platí Huyghensův princip- každá vlnoplocha se stává zdrojem nekonečně mnoha elementárních vlnění, jejichž interferencí vzniká další vlnoplocha.

Rychlost šíření závisí na typu prostředí- např. zvuk se pohybuje ve vzduchu ${\displaystyle v_{t}=\left(331,82+0,61{t}\right)m\times s^{-1}}$ kde ${\displaystyle {t}}$ je teplota v °C.

Směr vlnění udává paprsek – přímka kolmá na vlnoplochu – normála.

Reference

Související články

• Elektromagnetické záření
• Vlnění
• Vlnová délka
• Frekvence
• Kmitání

Externí odkazy

• Vlnění Archivováno 31. 12. 2006 na Wayback Machine. – zpracovaná maturitní otázka z fyziky na téma vlnění od Radka Jandory
• Mechanické vlnění – maturitní práce na gymnáziu v Ústí nad Orlicí, neznámý autor, 14.5.2000