Vlny Přenos informace? HRW2 kap. 16, 17 HRW kap. 17, 18.

Prezentace na téma: "Vlny Přenos informace? HRW2 kap. 16, 17 HRW kap. 17, 18."— Transkript prezentace:

1 Vlny Přenos informace? HRW2 kap. 16, 17 HRW kap. 17, 18

2 Postupné vlny ? výchylka jiné částice (v místě x)
výchylka počátku provazu „libovolná“ funkce času zpoždění částice opakuje stejný pohyb se zpožděním

3 Postupné vlny „libovolná“
funkce popisuje postupnou vlnu jdoucí rychlostí v ve/proti směru osy x

4

5 Příčné a podélné vlny Příčná (transverzální) vlna
Polarizace - směr výchylky zde lineárně polarizovaná vlna Existují dvě ortogonální polarizace Podélná (longitudinální) vlna

6 Postupná rovinná vlna Příčná (transverzální) vlna
Polarizace - směr výchylky zde lineárně polarizovaná vlna Existují dvě ortogonální polarizace Podélná (longitudinální) vlna

7 Vlny v přírodě

8

9

10 Sinusové (harmonické) postupné vlny
„libovolná“ harmonická („sinusová“)

11 Sinusové (harmonické) postupné vlny
„libovolná“ harmonická („sinusová“)

12 Sinusové (harmonické) postupné vlny
fáze Amplituda

13 Pozn. různá vyjádření sinusové postupné vlny
HRW2 kap. 16, HRW kap. 17 HRW2 kap. 17, HRW kap. 18 komplexní vyjádření - Re si musíme domyslet

14

15 Rychlost vlny na struně

16

17 Energie a výkon vlny Aby vytvořil harmonickou vlnu, musí konat práci, tedy dodávat výkon vlně. Energie se šíří prostředím s rychlostí šíření vlny. Pro harm. oscilátor Přenášený výkon = rychlost šíření energie × energie (na jednotku délky)

18 Princip superpozice

19 Odraz na pevném a volném konci
Pevný konec pro harmonickou vlnu: odražená vlna je v protifázi s přicházející vlnou. Volný konec pro harmonickou vlnu: odražená vlna je ve fázi s přicházející vlnou. x

20 Záleží na fázovém rozdílu
Interference vln uvažujme superpozici dvou harmonických vln o stejné amplitudě i vlnové délce, které jsou navzájem fázově posunuty a postupují stejným směrem dráhový rozdíl Záleží na fázovém rozdílu

21 Interference vln uvažujme superpozici dvou harmonických vln o stejné amplitudě i vlnové délce, které jsou navzájem fázově posunuty a postupují stejným směrem dráhový rozdíl Interference: Amplituda výsledné vlny se v závislosti na fázovém rozdílu může měnit z minimální hodnoty do maximální hodnoty vnikne opět harmonická vlna o stejné vlnové délce postupující stejným směrem

22 Interference vln (plně) konstruktivní interference
(plně) destruktivní interference fázový rozdíl: dráhový rozdíl: - lib. celé číslo Interference: Amplituda výsledné vlny se v závislosti na fázovém rozdílu může měnit z minimální hodnoty do maximální hodnoty vnikne opět harmonická vlna o stejné vlnové délce postupující stejným směrem

23 Interference vln (plně) konstruktivní interference
(plně) destruktivní interference fázový rozdíl: dráhový rozdíl: - lib. celé číslo

24 Fázory y

25 Skládání vln ? ?

26 stav kdy ? ? (a) (b)

27 Stojaté vlny uvažujme superpozici dvou harmonických vln o stejné amplitudě i vlnové délce, které postupují navzájem opačným směrem y Není to postupná vlna! pohyb každého bodu prostředí je harmonický amplituda kmitů se mění harmonicky v prostoru

28 Stojaté vlny uvažujme superpozici dvou harmonických vln o stejné amplitudě i vlnové délce, které postupují navzájem opačným směrem nepohybují se dvojnásobná amplituda Není to postupná vlna! pohyb každého bodu prostředí je harmonický amplituda kmitů se mění harmonicky v prostoru

29 Stojaté vlny uzel kmitna uzel kmitna uzel polohy uzlů:
x polohy uzlů: - libovolné celé číslo polohy kmiten: - libovolné celé číslo

30 Jak vytvoříme stojaté vlny?
Pomocí odrazu Pevný konec - uzel pro harmonickou vlnu: odražená vlna je v protifázi s přicházející vlnou. Volný konec - kmitna pro harmonickou vlnu: odražená vlna je ve fázi s přicházející vlnou. x

31 Stojaté vlny konečné struny
polohy uzlů: na obou koncích struny musí být uzel

32 Vlastní kmity (mody), rezonance
vlastní frekvence vlastní funkce V každém okamžiku lze popsat tvar struny pomocí superpozice modů. vlastní funkce pro první 3 harmonické frekvence

33 Vlastní kmity (mody), rezonance (2D)

34

35 Zvukové vlny

36 Rychlost zvuku

37 Rychlost zvuku

38 Šíření zvukových vln

39 Šíření zvukových vln

40 Harmonická zvuková vlna: výkon a intenzita
Aby vytvořil harmonickou vlnu, musí konat práci, tedy dodávat výkon vlně. Přenášený výkon = rychlost šíření energie × energie (na jednotku délky) Intenzita = střední hodnota energie, která projde za jednotku času jednotkovou plochou kolmou ke směru šíření.

41 hladina intenzity zvuku

42 Kulová vlna: změna intenzity se vzdáleností
předp. harmonickou vlnu pokud se zachovává mechanická energie

43

44 Stojaté vlny ještě jednou
stejně jako na struně Kde má tlak kmitnu má výchylka uzel a naopak.

45 Stojaté vlny ještě jednou

46 Stojaté vlny ještě jednou
oba konce stejné různé konce

47 Stojaté vlny ještě jednou
newt.phys.unsw.edu.au/jw/sound.spectrum.html oba konce stejné

48 Zdroje hudebního zvuku

49 Zdroje hudebního zvuku

50

51 Interference (nyní 2 bodové zdroje ve 3D)
to už známe, jedná se o skládání harmonických kmitů Záleží na fázovém rozdílu

52 Interference (nyní 2 bodové zdroje ve 3D)
dráhový rozdíl: konstruktivní interference destruktivní interference fázový rozdíl: dráhový rozdíl: - lib. celé číslo Záleží na fázovém rozdílu

53

54

55 Dvojštěrbinový experiment (Youngův pokus)
Interference Dvojštěrbinový experiment (Youngův pokus)

56 Vlny a částice

57 Dopplerův jev

58 Dopplerův jev

59 Dopplerův jev pro světlo neplatí

60 Nadzvukové rychlosti, rázové vlny