Źródła światła. Prostoliniowe rozchodzenie się światła.

Drgania i fale
sprężyste.
1/24
Ruch drgający
Każdy z tych ruchów:
- Zachodzi tam i z powrotem po tym samym torze.
- Powtarza się w równych odstępach czasu.
2/24
Ruch drgający
W rzeczywistości:
- Jest coraz słabszy i po pewnym czasie ustaje.
Są to tzw. drgania gasnące (tłumione).
Działając siłą zewnętrzną uzupełniamy energię
drgającego ciała.
Są to tzw. drgania wymuszone.
3/24
Ruch drgający
Gdy nie uzupełniamy energii ciała drgającego, to jego
drgania są gasnące (tłumione).
Gdy uzupełniamy tą energię działając siła zewnętrzną to
drgania są wymuszone.
4/24
Pojęcia dotyczące ruchu
harmonicznego
- Położenie równowagi
- Wychylenie ciała z położenia równowagi x [m]
5/24
Pojęcia dotyczące ruchu
harmonicznego cd.
- Amplituda A [m] – największe wychylenie ciała z położenia
równowagi
- Okres drgań T [s] – czas, w którym ciało wykonuje jedno
pełne drganie
- Częstotliwość drgań f [Hz] – liczba drgań w czasie 1 sekundy
1
f 
T
Hz - herc
1

Hz



s


6/24
Ciało drgające zbliża się do położenia równowagi ruchem
przyspieszonym, a oddala się od niego ruchem opóźnionym.
7/24
Wahadło
8/24
Wahadło
Wahadłem nazywamy mały ciężarek zawieszony na nici.
Czas drgań t jest wprost proporcjonalny do liczby drgań n.
t~n
Okres drgań wahadła wyznaczamy mierząc czas t określonej liczby n
pełnych drgań i dzieląc go przez tę liczbę.
t
T
n
T – okres drgań
t – czas n drgań
n – liczba drgań
9/24
Okres drgań wahadła
Izochronizm wahadła polega na tym, że przy małych wychyleniach
okres drgań wahadła nie zależy od amplitudy.
Okres drgań wahadła T zależy od jego długości l. Im większa długość
wahadła, tym dłuższy okres wahań.
Okres drgań wahadła nie
zależy
od masy ciężarka.
10/24
Fala sprężysta
Zaburzenie rozchodzące się w ośrodku nazywamy falą.
Fala rozchodząca się w ośrodku sprężystym to fala
sprężysta.
Zaburzenie jest wtedy odkształceniem niewielkiego obszaru
ośrodka lub zagęszczeniem cząsteczek.
11/24
Fala sprężysta
W zależności od kierunku drgań cząsteczek w porównaniu
z kierunkiem rozchodzenia się fali, rozróżniamy:
– Fale poprzeczne – kierunek drgań cząsteczek jest
prostopadły do kierunku rozchodzenia się fali
(np. gumowy wąż, fale na wodzie)
– Fale podłużne – kierunek drgań cząsteczek jest
zgodny z kierunkiem rozchodzenia się fali
(np. sprężyna, fale dźwiękowe)
12/24
Fala sprężysta
Falę charakteryzują:
– długość fali  [m] – droga jaką przebywa fala w czasie
jednego okresu drgań cząsteczek
  v T
v

f
T – okres drgań (fali)
f – częstotliwość
v – szybkość rozchodzenia się fali
13/24
Fala sprężysta
– częstotliwość f [Hz] – liczba drgań wykonanych w czasie
1 sekundy
– szybkość fali v [m/s] – zależy od rodzaju ośrodka
– amplituda fali A [m] – równa amplitudzie drgań
cząsteczek ośrodka
Drgające cząstki ośrodka, pobudzając do drgań następne,
przekazują im energię. Fala może więc wykonać pracę.
14/24
DOŚWIADCZENIE (obowiązkowe)
Cel:
WYTWORZENIE
FALI DŹWIĘKOWEJ.
Konieczne przyrządy:
- stalowa lub plastikowa linijka o długości
co najmniej 30 cm
- stół
Czynności i pomiary:
- Prostopadle do krawędzi stołu kładziemy na
niej linijkę tak, aby znaczna część
wystawała poza stół.
- Palcami przyciskamy do stołu koniec linijki
znajdujący się przy krawędzi stołu, a część
linijki wystającą poza stół wprawiamy
w drgania.
- Powtarzamy kilkakrotnie doświadczenie
zmniejszając długość drgającej części
linijki.
Wynik:
Gdy odpowiednio zmniejszymy długość drgającej części linijki,
to usłyszymy dźwięk. Jego wysokość wzrasta w miarę
skracania drgającej części linijki.
15/24
Kiedy słyszymy ?
Fale akustyczne (dźwiękowe) to fale o częstotliwościach
zawartych w granicach od 20 Hz do 20 000 Hz.
16/24
Fale akustyczne
Fale akustyczne mogą rozchodzić się w każdym ośrodku (gazach,
cieczach, ciałach stałych.
W próżni dźwięk nie może się rozchodzić.
W gazach i cieczach fale akustyczne są falami podłużnymi.
W ciałach stałych mogą być zarówno podłużne jak i poprzeczne.
17/24
Fale akustyczne
5.
W każdym ośrodku fala głosowa ma inną szybkość.
Im gęściejszy ośrodek tym większa szybkość rozchodzenia się fali
dźwiękowej.
Szybkość dźwięku w powietrzu wynosi około 340 m/s.
18/24
Rodzaje dźwięków
Fale akustyczne dzielimy na:
- ton (np. kamerton)
- szmer – drgania nieregularne, brak stałej częstotliwości
(np. szept, szum drzew, chrobot myszy, hałas w hali
maszyn, itp.)
- dźwięk – drgania okresowe ze stałą częstotliwością
(np. instrumenty muzyczne, struny głosowe)
19/24
Rodzaje dźwięków
20/24
Cechy dźwięków
Cechy fizyczne dźwięków (jako fal) i odpowiadające im cechy
rozpoznawalne przez ucho człowieka.
21/24
Wysokość dźwięku
Dźwięki o dużej częstotliwości odbieramy jako wysokie, o małej –
jako niskie.
22/24
Głośność
Głośność zależy od odległości od źródła dźwięku.
Dźwięki niskie słyszymy przy większych odległościach.
Ucho ludzkie nie jest jednakowo czułe na dźwięki o różnych
częstotliwościach.
Głośność jest związana z amplituda drgań.
Poziom natężenia fali wyrażamy w decybelach [dB].
23/24
Barwa
Im bardziej skomplikowane są drgania, tym barwa dźwięku jest
przyjemniejsza dla ucha.
24/24