TantárgyakFizikaKözépszintMechanikai hullámok
ProfilJegyzet beküldéseGYIKRólunk
Ez a jegyzet félkész. Kérjük, segíts kibővíteni egy javaslat beküldésével!

Mechanikai hullámok

A fizikában minden olyan változást (zavart), amely valamilyen közegben tovaterjed, hullámnak nevezünk. Pl: vízbe dobott kavics, beszéd, gumikötél mozgatása le fel.

Közeg szerint lehet:

  • vonalmenti hullám (gumikötél),
  • felületi hullám, fajtái: körhullám (vízbe dobott kő), egyenes hullám (vonalzóval keltett)
  • térhullám, fajtái: gömbhullám(beszéd),síkhullám (nagy méretű síkkal létrehozott)

A terjedés módja szerint lehet:

  • Longitudinális
  • Transzverzális

Longitudinális (hosszanti) hullám

  • Pl. ha a megfeszített rugó végét hosszának irányában gyors mozdulattal visszalökjük és ismét meghúzzuk, akkor a rugó csavarmenetein sűrűsödés és ritkulás vonul végig.
  • A terjedési irány és a rezgésirány megegyezik.
  • Két sűrűsödési hely távolsága a hullámhossz
  • Folyadékban, gázokban és szilárd anyagban is lehetséges.

Transzverzális (keresztirányú) hullám

  • Pl. amikor a megnyújtott csavarrugó egyik végét hossztengelyére merőlegesen oda-vissza mozgatjuk, hullámhegyek és hullámvölgyek futnak végig a rugón.
  • A terjedési irány és a rezgésirány merőleges egymásra.
  • Két szomszédos hullámhegy távolsága a hullámhossz.
  • Szilárd anyagra jellemző, de a fény is ilyen.

Haladó hullámnak szokás nevezni az ilyesfajta hullámokat.

Hullámokat jellemző fizikai mennyiségek

  • Amplitúdó (jele: A): A hullámmozgásban részt vevő részecskék legnagyobb kitérésének nagysága. Egy hullám csak akkor jellemezhető egyetlen amplitúdóval, ha a közeg minden része ugyanakkora amplitúdóval rezeg.
  • Hullámhossz (jele: \lambda , mértékegysége: m): A hullám térbeli periódusára jellemző mennyiség, a közegben ugyanabban a pillanatban azonos fázisban levő szomszédos pontok egymástól mért távolsága.
  • Periódusidő (jele: T, mértékegysége: s): Az az időtartam, amely alatt a közegben terjedő változás egy hullámhossznyi utat tesz meg. A periódusidő alatt a közeg minden pontjában egy teljes rezgés zajlik le.
  • Rezgésszám, frekvencia (jele: f, mértékegysége: Hz): A hullám rezgésszáma megegyezik a hullámforrás rezgésszámával.
  • A hullám terjedési sebessége (jele: c, mértékegysége \frac{m}{s}): minél távolabb van a közeg egy pontja a hullámforrástól, annál később jön rezgésbe, fázisban annál nagyobb az elmaradása. A hullám terjedéséhez tehát időre van szükség, vagyis a hullámnak van terjedési sebessége, amelyet fázissebességnek is neveznek. Egy hullám terjedési sebessége különböző közegben különböző, de egy közegen belül változatlan. A terjedési sebesség a hullám jellemző adataival is kiszámítható: c = \lambda * f .

Ha egy hullám új közeg határához érkezik, akkor vagy teljesen visszaverődik vagy csak részben, ekkor a többi része behatol az új közegbe.

Hullámvisszaverődés: A beeső sugár, a beesési merőleges, és a visszaver sugár egy síkban vannak. A beesési szög és a visszaverődési szög egyenlő. (\alpha = \beta) Pl: visszhang.

Ha behatol az új közegbe, akkor a terjedési iránya megváltozik. Ez a jelenség a hullámtörés. A beeső sugár, a beesési merőleges, és a megtört sugár egy síkban vannak. A beesési és a törési szög kapcsolatát Snellius - Descartes törvénye írja le: a beesési szög (\alpha) és a törési szög (\beta) szinuszainak hányadosa mindig a hullám két közegbeli terjedési sebességeinek hányadosával egyenlő. A hányados neve törésmutató. A merőlegesen érkező sugár irányváltozás nélkül halad tovább. Pl: társasházaknál, amikor a szomszédból beszűrődő zajokat halljuk.

Hullámjelenségek

Interferencia (találkozás)

A hullámtér egy adott pontjában a különböző forrásokból induló hullámok találkozhatnak egymással. Eredményeként erősíthetik vagy kiolthatják egymást. A tartósan megmaradó hullámjelenséget interferenciaképnek szokás nevezni. Ha azonos fázisban azonos frekvenciájú hullámok találkoznak, akkor erősítés, ha ellentétes fázisban azonos frekvenciájú hullámok találkoznak, akkor gyengítik egymást. Egymással szemben haladó egyenlő frekvenciájú és amplitúdójú hullámok találkozásakor állóhullám alakul ki, melyet csomópontok és duzzadóhelyek jellemeznek. Például: sípok. Azonos amplitúdó esetén kioltják egymást.

Diffrakció (elhajlás)

Csak felületi és térhullámoknál figyelhető meg. Ha a hullámok útjába akadályt helyezünk és a rés mérete nagyobb a hullámhossznál, akkor, akkor a hullámjelenség elhanyagolható. Ha a rés a hullámhossznál kisebb, akkor az akadály mögötti árnyéktérbe is behatolnak a hullámok. A pontszerű rés úgy viselkedik, mintha hullámforrás volna, melyből körhullámok indulnak. Például: hangversenyteremben az ajtó mögött a mélyebb hangokat jobban halljuk.

Polarizáció (egysíkúság)

Csak transzverzális hullámoknál figyelhető meg. Pl. a fény. Az olyan transzverzális hullámot, melynek egyetlen rezgési síkja van poláros hullámnak nevezünk. Az a jelenség, amelynek során a sokféle rezgési síkkal rendelkező hullámból poláros hullám jön létre a polarizáció.

Hanghullámok: Mindig valamilyen hangforrás hozza létre, ami egy rezgő állapotban lévő test. Pl: hangvilla vagy hangszálak rezgése. Vákuum kivételével minden közegben terjed.

Hangot jellemző mennyiségek

  • hangerősség (intenzitás): mennyi a hullám energiája egy adott ponton
  • hangmagasság: az emberekben hangérzetet csak a kb. 20 Hz (infrahang) és 16 000 Hz (ultrahang) közötti rezgésszámú hanghullámok váltanak ki
  • hangszín: az alaphanggal egyszerre megszólaló felhangok száma és erőssége határozza meg
  • hang sebessége: a frekvenciától és a hullámhossztól lényegében független, de a közeg sűrűsége nagymértékben befolyásolja.

Doppler-effektus: Csak a hullámra jellemző, ha a mozgó hullámforrás közeledik a megfigyelőhöz, akkor hullámhossz rövidül, magasabb hangot fog hallani, ha távolodik, akkor a hullámhossz növekedik, a hangot mélyebbnek hallja.

Legutóbb frissítve: 2015-06-15 17:11

Javaslatok

Megjegyzések

Hamarosan!

© 2015–2016 erettsegik.hu