Mechanické vlnění

Mechanické vlnění
- přenos kmitání látkovým prostředím (neexistuje ve vakuu)
- nepřenáší látku, přenáší energii
zdrojem je mechanický oscilátor
vlnění se šíří pružným prostředím (mezi částicemi existuje vazba)

druhy vlnění:
a) příčné - výchylky jednotl. bodů jsou kolmé na směr šíření (např. na povrchu kapalin)
b) podélné - výchylky jednotl. bodů jsou ve směru šíření (např. v plynech, v kapalinách)
pro zjednodušení se uvažuje postupné vlnění v řadě bodů (ve skutečnosti se ale vlnění šíří do všech směrů)

Rovnice postupné vlny
fázová rychlost v - rychlost postupného vlnění
vlnová délka λ - vzdálenost, kam vlnění dospěje za jednu periodu kmitání zdroje (T)
λ=vT=v/f
pro kmitání zdroje platí:
y=y_msinωt

bod M kmitá s fází, kterou měl zdroj o čas τ dříve
y=y_msinω(t-τ)
za čas τ urazilo vlnění vzdálenost x, pro kterou platí x=τv
y=y_msinω(t-x/v)
ω=2π/T
=>
y=y_msin2π(t/T-x/λ) - rovnice postupné vlny, y=fce(x,t)

Interference vlnění (skládání)
- nastává v místech, kde se vlnění překrývají
- výsledný kmitavý pohyb je dán superpozicí jednotl. kmitání

pro jednoduchost se uvažuje vlnění se stejnou frekvencí a vlnovou délkou
vzdálenost zdrojů d - dráhový rozdíl
fázový rozdíl Δφ=2πd/λ
pro d=(2k)λ/2 vzniká interferenční maximum
pro d=(2k+1)λ/2 vzniká interferenční minimum

Odraz vlnění v řadě bodů
a) na pevném konci s opačnou fází
b) na volném konci se stejnou fází

Stojaté vlnění
- vzniká interferencí postupné a odražené vlny

body mezi uzly kmitají se stejnou fází, ale s jinou amplitudou (největší amplitudu mají kmitny)
energie se nepřenáší, pouze se mění z kinetické na potenciální a zpět

Huygensův princip
- platí pro vnění v izotropním prostředí
vlnoplocha - plocha, jejíž body kmitají se stejnou fází

Každý bod vlnoplochy (V1), do něhož dospělo vlnění v určitém okamžiku, můžeme pokládat za zdroj elementárního vlnění, které se z něho šíří v elementárních vlnoplochách (EV). Vlnoplocha v dalším časovém okamžiku (V2) je vnější obalová plocha všech elementárních vlnoploch.