Rezgések és hullámok

Hasonló dokumentumok
Rezgőmozgás. A mechanikai rezgések vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltétele

Mechanikai hullámok. Hullámhegyek és hullámvölgyek alakulnak ki.

Hullámmozgás. Mechanikai hullámok A hang és jellemzői A fény hullámtermészete

11. Egy Y alakú gumikötél egyik ága 20 cm, másik ága 50 cm. A két ág végeit azonos, f = 4 Hz

Rezgőmozgás, lengőmozgás, hullámmozgás

Rezgőmozgás, lengőmozgás

Rezgés tesztek. 8. Egy rugó által létrehozott harmonikus rezgés esetén melyik állítás nem igaz?

Rezgés, Hullámok. Rezgés, oszcilláció. Harmonikus rezgő mozgás jellemzői

Periódikus mozgások Az olyan mozgást, amelyben a test ugyanazt a mozgásszakaszt folyamatosan ismételi, periodikus mozgásnak

Hullámok, hanghullámok

Mechanikai rezgések Ismétlő kérdések és feladatok Kérdések

Rezgőmozgás, lengőmozgás, hullámmozgás

Csillapított rezgés. a fékező erő miatt a mozgás energiája (mechanikai energia) disszipálódik. kváziperiódikus mozgás

Hullámok tesztek. 3. Melyik állítás nem igaz a mechanikai hullámok körében?

Periódikus mozgások Az olyan mozgást, amelyben a test ugyanazt a mozgásszakaszt folyamatosan ismételi, periodikus mozgásnak

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

Rezgőmozgás, lengőmozgás, hullámmozgás

a) Valódi tekercs b) Kondenzátor c) Ohmos ellenállás d) RLC vegyes kapcsolása

Zaj- és rezgés. Törvényszerűségek

A hullámok terjedése során a közegrészecskék egyensúlyi helyzetük körül rezegnek, azaz átlagos elmozdulásuk zérus.

Rezgőmozgás, lengőmozgás, hullámmozgás

Az Ampère-Maxwell-féle gerjesztési törvény

1. A hang, mint akusztikus jel

2. REZGÉSEK Harmonikus rezgések: 2.2. Csillapított rezgések

PÉLDÁK ERŐTÖRVÉNYEKRE

Optika fejezet felosztása

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 1. (b) Rugalmas hullámok. Utolsó módosítás: szeptember 28. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

11.3. Az Achilles- ín egy olyan rugónak tekinthető, amelynek rugóállandója N/m. Mekkora erő szükséges az ín 2 mm- rel történő megnyújtásához?

A mérés célkitűzései: A matematikai inga lengésidejének kísérleti vizsgálata, a nehézségi gyorsulás meghatározása.

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

Hullámtan. A hullám fogalma. A hullámok osztályozása.

Méréstechnika. Rezgésmérés. Készítette: Ángyán Béla. Iszak Gábor. Seidl Áron. Veszprém. [Ide írhatja a szöveget] oldal 1

A hang mint mechanikai hullám

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika ZH, október 10.. CHFMAX. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

Szent István Egyetem Fizika és folyamatirányítási Tanszék FIZIKA. rezgések egydimenziós hullám hangok fizikája. Dr. Seres István

Mechanika, dinamika. p = m = F t vagy. m t

Mechanika. Kinematika

Mechanikai hullámok (Vázlat)

Mechanika I-II. Példatár

FIZIKA I. RÉSZLETES VIZSGAKÖVETELMÉNYEK

Összefoglaló kérdések fizikából I. Mechanika

Osztályozó vizsga anyagok. Fizika

1. Feladatok merev testek fizikájának tárgyköréből

Fizika III. Irányított tanulás munkafüzet Kísérleti távoktatási anyag Móra Ferenc Gimnázium Kiskunfélegyháza

rnök k informatikusoknak 1. FBNxE-1 Klasszikus mechanika

1. ábra. 24B-19 feladat

Fizika összefoglaló kérdések (11. évfolyam)

W = F s A munka származtatott, előjeles skalármennyiség.

ELTE Apáczai Csere János Gyakorló Gimnázium és Kollégium Komplex természettudományi tagozat. Fizika 11. osztály

Hangintenzitás, hangnyomás

Munka, energia Munkatétel, a mechanikai energia megmaradása

A +Q töltés egy L hosszúságú egyenes szakasz mentén oszlik el egyenletesen (ld ábra ábra

A hullám frekvenciája egyenlő a hullámforrás frekvenciájával, azzal a kikötéssel, hogy a hullámforrás és megfigyelő nyugalomban van.

1. Az ultrahangos diagnosztika fizikai alapjai

Mechanikai rezgések = 1 (1)

Q 1 D Q 2 (D x) 2 (1.1)

Biofizika. Sugárzások. Csik Gabriella. Mi a biofizika tárgya? Mi a biofizika tárgya? Biológiai jelenségek fizikai leírása/értelmezése

Rezgőmozgások. Horváth András SZE, Fizika és Kémia Tsz szeptember 29.

Fizika feladatok - 2. gyakorlat

Harmonikus rezgőmozgás

GYIK mechanikából. (sűrűségmérés: - tömeg+térfogatmérés (akár Arkhimédész-törvény segítségével 5)

FIZIKA ZÁRÓVIZSGA 2015

Tömegpontok mozgása egyenes mentén, hajítások

Tömegvonzás, bolygómozgás

Fizika alapok vegyészeknek Mechanika II.: periodikus mozgások november 10.

Hangfrekvenciás mechanikai rezgések vizsgálata

A 2010/2011. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának. feladatai fizikából. I. kategória

Értékelési útmutató az emelt szint írásbeli feladatsorhoz

Rezgések, hullámok Fizika 11. Szaktanári segédlet

DR. DEMÉNY ANDRÁS-I)R. EROSTYÁK JÁNOS- DR. SZABÓ GÁBOR-DR. TRÓCSÁNYI ZOLTÁN FIZIKA I. Klasszikus mechanika NEMZETI TANKÖNYVKIADÓ, BUDAPEST

Kérdések Fizika112. Mozgás leírása gyorsuló koordinátarendszerben, folyadékok mechanikája, hullámok, termodinamika, elektrosztatika

Optika gyakorlat 6. Interferencia. I = u 2 = u 1 + u I 2 cos( Φ)

Hang és ultrahang. Sugárzások. A hang/ultrahang mint hullám. A hang mechanikai hullám. Terjedéséhez közegre van szükség vákuumban nem terjed

FIZIKA II. Dr. Rácz Ervin. egyetemi docens

9. évfolyam. Osztályozóvizsga tananyaga FIZIKA

Geometriai és hullámoptika. Utolsó módosítás: május 10..

Fizika 11. osztály. ELTE Apáczai Csere János Gyakorló Gimnázium és Kollégium Humán tagozat. I. rész: Mechanikai rezgések és hullámok

Orvosi Biofizika I. 12. vizsgatétel. IsmétlésI. -Fény

A rezgések dinamikai vizsgálata, a rezgések kialakulásának feltételei

A 2014/2015. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA MEGOLDÁSI ÚTMUTATÓ

Osztályozó, javító vizsga 9. évfolyam gimnázium. Írásbeli vizsgarész ELSŐ RÉSZ

Audiofrekvenciás jel továbbítása optikai úton

Látás. Látás. A környezet érzékelése a látható fény segítségével. A szem a fényérzékelés speciális, páros szerve (érzékszerv).

Képlet levezetése :F=m a = m Δv/Δt = ΔI/Δt

Dinamika. p = mυ = F t vagy. = t

Felvételi, 2017 július -Alapképzés, fizika vizsga-

Legyen a rések távolsága d, az üveglemez vastagsága w! Az üveglemez behelyezése

Tudnivalók. Dr. Horváth András. 0.1-es változat. Kedves Hallgató!

Gépészmérnöki alapszak Mérnöki fizika ZH NÉV: október 18. Neptun kód:...

Periódikus mozgás, körmozgás, bolygók mozgása, Newton törvények

Diagnosztika Rezgéstani alapok. A szinusz függvény. 3π 2

Mechanika Kinematika. - Kinematikára: a testek mozgását tanulmányozza anélkül, hogy figyelembe venné a kiváltó

Newton törvények és a gravitációs kölcsönhatás (Vázlat)

f A hullámforrás frekvenciája c a közegbeli terjedési sebesség

Komplex természettudomány 3.

NE HABOZZ! KÍSÉRLETEZZ!

Definíció (hullám, hullámmozgás):

dinamikai tulajdonságai

Anyagvizsgálati módszerek

Mérések állítható hajlásszögű lejtőn

Átírás:

Rezgések és hullámok

A rezgőmozgás és jellemzői Tapasztalatok: Felfüggesztett rugóra nehezéket akasztunk és kitérítjük egyensúlyi helyzetéből. Satuba fogott vaslemezt megpendítjük. Ingaóra ingáján lévő nehezék.

A rezgőmozgás és jellemzői Rezgőmozgás: Egy pontszerű test két szélső helyzet közötti periódikus mozgása. A rezgő test pályája bármilyen lehet (pl. a rugóra akasztott test pályája egyenes, az inga körpályán mozog) A továbbiakban olyan eseteket vizsgálunk, amelyeknél a pálya egyenes!

A rezgőmozgás és jellemzői x A mozgás leírásához koordináta-rendszert használunk: origója a test egyensúlyi helyzeténél van, x tengelye egybeesik a mozgás pályájával.

A rezgőmozgás és jellemzői Kitérés: Rezgőmozgás esetén az elmozdulás. Az egyensúlyi helyzettől mért távolság. Amplitúdó: Jele: X Az egyensúlyi helyzet és a szélső helyzet távolsága (a maximális kitérés nagysága). Jele: A (X max ) [A] = m

A rezgőmozgás és jellemzői Rezgésidő vagy periódusidő: Egy periódus (rezgés) megtételéhez szükséges idő. Rezgésszám vagy frekvencia: Jele: T [T] = s A megtett rezgések számának és az ehhez szükséges időnek a hányadosa. Jele: f

A rezgőmozgás és jellemzői f = z t z: rezgések száma t: eltelt idő [ ] [ z] [ t] 1 f = = = s Hz ( hertz)

A rezgőmozgás és jellemzői Körfrekvencia: A frekvencia 2π szerese. Jele: ω [ω] = [f] = Hz Vizsgáljunk egyetlen rezgést: z = 1; t = T z 1 f = = t T 1 f = T 2 π ω = = 2 π T (1 rezgés megtételéhez szükséges idő) (a frekvencia a periódusidő reciproka) f (körfrekvencia megadása a periódusidővel ill. a frekvenciával)

A rezgő test grafikonjai A harmonikus rezgőmozgást végző test gyorsulása arányos a kitéréssel, de azzal ellentétes irányú. x = A sin ω ( t) v = A ω cos ω ( t) a 2 = A ω sin ω ( t)

A rezgőmozgás dinamikai leírása A harmonikus rezgőmozgást végző testre ható erők eredője egyenesen arányos a kitéréssel, de azzal ellentétes irányú (harmonikus erő). (Ha egy egyenes mentén rezgő testre minden helyzetben a kitéréssel egyenesen arányos, de azzal ellentétes irányú erő hat, akkor a mozgás harmonikus rezgőmozgás) Ha a rugón rezgő test pályája egyenes, akkor a test harmonikus rezgőmozgást végez.

A rezgőmozgás dinamikai leírása F e 2 = m a = m [ A ω sin( ω t)] A harmonikus rezgőmozgást végző testre ható erők eredője az időnek szinuszos függvénye! Mivel: a = 2 ω x F e = m a 2 = m ω x F D = e = m ω 2 = x rugóállandó

A harmonikus rezgés során a pillanatnyi mozgási és rugalmas energia összege állandó. E = E E 1 mv 2 1 Dx 2 1 mv 2 2 2 2 + = + = = m r max 1 2 DA 2 Az egyensúlyi helyzeten való áthaladás során a sebessége maximális, ekkor a mozgási energiája is maximális. A szélső helyzetekben a kitérés maximális, ekkor a rugalmas energiája is maximális. Egyensúlyi helyzetben a kitérés és a rugalmas energia is zérus.

A rezgésidő meghatározása Mivel ω = 2π T D = m 2π T 2 T 2 D = m ( 2π ) 2 T = 2π m D A rezgő test rezgésidejét a rugó rugóállandója és a test tömege határozza meg!

Az inga Olyan test, amely tömegközéppontja fölötti pontjánál fogva van felfüggesztve. Ha egy ingát az egyensúlyi helyzetéből kitérítünk, majd kezdősebesség nélkül elengedjük, akkor a test egy függőleges síkban fekvő körpályán periodikus mozgást végez. l: az inga hossza m: a test tömege x: egyensúlyi helyzetből mért kitérés

Az inga Lengésidő: Az az idő, amely alatt az inga egyik szélső helyzetből ugyanoda visszatér. T = 2π l g A matematikai inga lengésideje kis kitéréseknél az inga hosszától és a nehézségi gyorsulástól függ.

Kényszerrezgés Ha a rezgő testet egy periodikusan ismétlődő hatás ér (gerjesztésnek nevezzük). A rezgés frekvenciája megegyezik a gerjesztés frekvenciájával. Ha a gerjesztés akkora frekvenciával történik, amekkora a rezgő test sajátfrekvenciája, akkor a rezgés amplitúdója fokozatosan növekszik. - rezonanciának nevezzük a jelenséget. Az amplitúdó növekedésének csak a súrlódás szab gátat - az igen nagyra nőtt rezgési amplitúdó katasztrófához (a rezgő test széteséséhez) vezethet - rezonanciakatasztrófa. (Tacoma híd katasztrófája)

Hullámok csoportosítása a terjedés dimenziói szerint: 1 dimenziós: vonalmenti hullám pl. kötélhullám 2 dimenziós: felületi hullám pl. vízhullám 3 dimenziós: térbeli hullám pl. hang Hullámok 17

a rezgés iránya szerint: transzverzális hullám: a rezgés iránya merőleges a hullám terjedésének irányára (kötélhullám) longitudinális hullám: a rezgés iránya párhuzamos a hullám terjedésének irányával (hang)

Hullámok jellemző adatai - periódusidő (T): megegyezik a rezgés periódusidejével - frekvencia (f): megegyezik a rezgés frekvenciájával - hullámhossz (λ): két szomszédos, azonos fázisban mozgó pont távolsága - terjedési sebesség (c): az energia terjedésének sebessége λ c = = λf T (A hullámhossz és a frekvencia fordítottan arányos.)

Ha a közeg részecskéi a terjedési irányra merőleges mozogást végeznek, akkor transzverzális hullámról van szó. A transzverzális hullámoknál hullámhegyek és hullámvölgyek terjednek. Csak szilárd közegben illetve folyadékok határfelületén terjedhetnek.

Ha a közeg részecskéi a terjedés irányában rezegnek, akkor longitudinális hullámról beszélünk, A longitudinális hullámoknál sűrűsödések és ritkulások terjednek tova. Longitudinális hullámok mindhárom közegben előfordulhatnak.

Azt a közeget, amelyben ugyanaz a hullám lassabban terjed, hullámtanilag sűrűbbnek, amelyben gyorsabban, hullámtanilag ritkábbnak mondjuk. Visszaverődés Törés Elhajlás Interferencia Polarizáció (csak transzverzális hullámoknál)

Hullámjelenségek Felületi hullám visszaverődése Beesési merőleges α β Beesési szög Visszaverődési szög A visszaverődés törvénye: 1. A beeső hullám normálisa, a beesési merőleges és a visszavert hullám normálisa egy síkban van. 2. A beesési szög egyenlő a visszaverődési szöggel. (α = β ) Hullámok 23

Törés Ha a hullám olyan közeghatárhoz érkezik, amelyben terjedési sebessége eltér az eredetitől, akkor törést szenved. Hullámok 24

Interferencia Ha két koherens (a frekvenciák megegyeznek és a fáziskésés időben állandó) hullám találkozik, akkor az eredő kitérések a két hullám által okozott kitérések összegzésével számíthatók ki. Hullámok 25

Elhajlás Ha a hullám olyan résen halad át, amelynek szélessége összemérhető a hullámhosszával, akkor behatol az árnyéktérbe is, elhajlik! Hullámok 26

Az elhajlás értelmezése : a megjelenő makroszkopikus hullám az elemi hullámok interferenciájának eredménye. Hullámok 27

Lineárisan poláros hullám, olyan transzverzális hullám amelynek egy rezgési síkja van.

Azonos frekvenciájú és amplitúdójú, ellentétes irányú hullámok találkozásakor jönnek létre.

Hangtan Általános értelemben hangnak nevezzük a rugalmas közegben terjedő, hangérzetet kiváltó longitudinális hullámokat. Az ember által hallható hang frekvenciatartománya: 20 Hz és 20 khz közé esik. Az ennél kisebb frekvenciájú hangot nevezzük infrahangnak, míg a nagyobb frekvenciák esetén ultrahangról beszélünk. Egyes állatok az embernél jóval tágabb frekvenciatartományban képesek a hanghullámok érzékelésére.

A hang magasságát a frekvenciája határozza meg. A hang erősségét az amplitúdó határozza meg. A hangszínt a felharmonikusok határozzák meg.

A Doppler effektus Ismert jelenség, hogy a hullámforrás és a megfigyelő relatív mozgása az észlelt rezgések frekvenciáját befolyásolja. Így pl. a közeledő autó dudálását magasabbnak halljuk, mint a távolodóét.

Az emberi fül két egymást követő hangimpulzust akkor érzékel különállónak, ha köztük legalább 0,1 s idő telik el. A hang levegőben 340 m/s sebességgel terjedve ennyi idő alatt 34 m-t tesz meg. Ha egy legalább 17 m-re lévő akadályról (fal, szikla) visszaverődve a fülünkbe jut, visszhangot hallunk.