Zkvalitnění výuky na GSOŠ prostřednictvím inovace CZ.1.07/1.5.00/ Gymnázium a Střední odborná škola, Klášterec nad Ohří, Chomutovská 459, příspěvková organizace Mechanické vlnění Autor: VY_32_INOVACE_15_2_8 Mgr. Jan Zach

Mechanické vln ě ní VY_32_INOVACE_15_2_8Autor: Mgr. Jan Zach Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Mgr. Jan Zach.

Podstatou mechanického vlnění je přenos kmitání látkovým prostředím. Je šíření vln spojeno s přenosem látky? Vznik a druhy vlnění Šíření vln není spojeno s přenosem látky, vlněním se šíří energie. Pozorujte peříčko na rozvlněné vodní hladině. Peříčko se nepohybuje ve směru vlnění, jen se „pohupuje“ nahoru a dolů. Mechanické vlnění vzniká v látkách všech prostředí a příčinou je existence vazeb mezi částicemi. Je potřeba pružné prostředí. Kmitání posupuje rychlostí v ve směru osy x. Ukázka – „papouškův žebřík“. Za dobu T dospěje vlnění do vzdálenosti …vlnová délka. - vzdálenost dvou nejbližších bodů, které kmitají se stejnou fází

Postupné vlnění příčné - body kmitají kolmo na směr šíření - lano, struna, vodní hladina….. Postupné vlnění podélné - body kmitají podél směru šíření - postupné zhušťování a zřeďování molekul prostředí, jednotlivá zhuštění (zředění) jsou od sebe posunuta a vlnovou délku - zvuk Druhy vlnění

Rovnice postupného vlnění Výchylka bodu závisí na čase t a na vzdálenosti x od zdroje vlnění. Jak bude vypadat rovnice vlnění v bodě M? Rovnice postupné vlny. …fáze vlnění

Interference vlnění Př.: Dvě ladičky, jedna mírně rozladěná. O výsledném vlnění rozhoduje fázový rozdíl vlnění (sečteme okamžité výchylky). Rozlaďte ladičku trochu jinak a pokus opakujte. Slyšíte tzv. zázněje, které zobrazíme pomocí mikrofonu a programu ISES. Jak se změnil výsledný obrazec? Tam, kde se dvě vlnění setkávají se stejnou fází, je interferenční maximum. Tam, kde se dvě vlnění setkávají s opačnou fází, je interferenční minimum. Výsledná amplituda může být i nulová. Závěr:

Odraz vlnění v řadě bodů – stojaté vlnění Pozorujte pokus s gumičkou. Na pevném konci dochází k odrazu s opačnou fází.

Na volném konci dochází k odrazu se stejnou fází.

Odraz na pevném konci Výsledné vlnění se se zdánlivě nepohybuje – vzniká stojaté vlnění. Odražené vlnění se vrací ke zdroji – vlněné interferuje. kmitna uzel Postupným vlněním se šíří energie. Stojatým vlněním se energie nešíří (dochází k přeměnám E P na E K a naopak. kytara, housle - trubka – - chvění příčné stojaté vlnění struny podélné stojaté vlnění vzduchového sloupce

Vlnění v izotropním prostředí Co je to izotropní prostředí? Prostředí, ve kterém má vlnění ve všech směrech stejné vlastnosti. Kolem bodového zdroje vzniká kulová vlnoplocha. Ve velké vzdálenosti od zdroje je vlnění rovinně – rovinná vlnoplocha. Každý bod vlnoplochy, do něhož dospělo vlnění v určitém okamžiku, můžeme pokládat za zdroj elementárního vlnění, které se z něho šíří v elementárních vlnoplochách. Huygensův princip

Odraz a lom vlnění Od překážky se vlnění buď odrazí, nebo rozhraním dvou prostředí prochází. Odraz vlnění Zákon odrazu Úhel odrazu vlnění se rovná úhlu dopadu. Odražený paprsek zůstává v rovině dopadu. 

Lom vlnění Projevuje s změnou směru šíření vlnění po průchodu rozhraním dvou prostředí. Zákon lomu Poměr sinu úhlu dopadu a sinu úhlu lomu je pro daná dvě prostředí stálá veličina a rovná se poměru rychlostí vlnění v obou prostředích. Nazývá se index lomu n pro daná prostředí.

Ohyb vlnění Projevuje s změnou směru šíření vlnění po průchodu rozhraním dvou prostředí. Vlnění dospěje na malou překážku – dostává se i za ní.Nastal ohyb vlnění. Ohyb vlnění nastane, i když je v překážce otvor. Ohyb vlnění je tím větší, čím větší je vlnová délka vlnění.

Téma sady: Termika a mechanika II. Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor:Fyzika Tematický okruh:Mechanické vlnění Anotace: Jedná se o prezentaci, ve které odvodíme i s pomocí sestavy ISES základní veličiny popisující mechanické vlnění a pojmy s ním související. Materiál vysvětluje základní pojmy a vztahy a vytváří prostor pro samostatné zamyšlení žáků nad tématem a motivuje je k návrhu jednoduchých experimentů pro objasnění zmíněných fyzikálních jevů. Hlavním zdrojem informací je učebnice: FYZIKA pro gymnázia – Mechanické kmitání a vlnění, Doc. RNDr. Oldřich Lepil, CSc. Autor:Jan Zach Rok vytvoření materiálu: 2012 Název materiálu: Mechanické vlnění Jazyk:čeština Očekávaný výstup: Žák vysvětlí vztahy mezi fyzikálními veličinami, uvede příklady jednoduchých experimentůpro ukázku vlastností mechanického vlnění Speciální vzděl. potřeby: sestava ISES, mikrofon Klíčová slova: mechanické vlnění, interference, odraz, lom, ohyb vlnění, kmitna, uzel, stojaté vlnění Druh učebního materiálu:prezentace s aktivizací žáka Cílová skupina:žák Stupeň a typ vzdělávání:gymnaziální vzdělávání Typická věková skupina: let Pokyny pro práci s materiálem: Prezentaci je možné využít jako výklad učiva na dané téma. V materiálu jsou začleněny otázky, které je možné využít formou frontálního opakování (připomenutí) známého učiva nebo jako podnět pro jeho ověřování. Žák je veden k vymýšlení jednoduchých experimentů k ověření vlastností mechanického vlnění. Experimenty je možné provést jako laboratorní práci, ale i jaké téma domácího úkolu ve formě samostatného pozorování. Vztahy mezi veličinami se žáci nejprve pokusí odvodit sami v průběhu prezentace, teprve pak je vztah zobrazen.