4.1.5 Jedna a jedna může být nula

Podobné dokumenty
3.2.5 Odraz, lom a ohyb vlnění

5.3.5 Ohyb světla na překážkách

Jestliže rozkmitáme nějakou částici pevného, kapalného anebo plynného prostředí, tak síly pružnosti přenesou tento kmitavý pohyb na částici sousední

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ Vlnění

ω=2π/t, ω=2πf (rad/s) y=y m sin ωt okamžitá výchylka vliv má počáteční fáze ϕ 0

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

Interference vlnění

ZVUKOVÉ JEVY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Tercie

Druh učebního materiálu Anotace (metodický pokyn, časová náročnost, další pomůcky )

Mechanické kmitání a vlnění

4. Měření rychlosti zvuku ve vzduchu. A) Kalibrace tónového generátoru

2. Vlnění. π T. t T. x λ. Machův vlnostroj

DUM č. 14 v sadě. 10. Fy-1 Učební materiály do fyziky pro 2. ročník gymnázia

Fyzikální podstata zvuku

Vlnění. vlnění kmitavý pohyb částic se šíří prostředím. přenos energie bez přenosu látky. druhy vlnění: 1. a. mechanické vlnění (v hmotném prostředí)

Identifikace vzdělávacího materiálu VY_52_INOVACE_F.9.A.28 EU OP VK. Šíření zvuku

Elektromagnetické kmitání

Vlnové vlastnosti světla. Člověk a příroda Fyzika

VY_32_INOVACE_FY.18 ZVUKOVÉ JEVY

Měření hlasitosti zvuku. Tematický celek: Světelné a zvukové jevy. Úkol:

Zvuk. 1. základní kmitání. 2. šíření zvuku

B. MECHANICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ

Kmitání mechanického oscilátoru Mechanické vlnění Zvukové vlnění

Klasické a inovované měření rychlosti zvuku

Elektromagnetický oscilátor

Digitální učební materiál

6.2.6 Dvojštěrbinový experiment

Měření hlasitosti zvuku. Tematický celek: Zvuk. Úkol:

3.2.4 Huygensův princip, odraz vlnění

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, interaktivní tabule, fyzikální pomůcky

Mikrovlny. K. Kopecká*, J. Vondráček**, T. Pokorný***, O. Skowronek****, O. Jelínek*****

Fyzikální praktikum 1

PROSTOROVÉ SLYŠENÍ Václav Piskač, Brno 2011

Jednotlivé body pouze kmitají kolem rovnovážných poloh. Tato poloha zůstává stálá.

Obsah. 1 Vznik a druhy vlnění. 2 Interference 3. 5 Akustika 9. 6 Dopplerův jev 12. přenosu energie

Laboratorní práce č. 3: Měření vlnové délky světla

Zvukové jevy ZVUKOVÉ JEVY. Kmitání a vlnění. VY_32_INOVACE_117.notebook. June 07, 2012

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

(test version, not revised) 16. prosince 2009

4. Akustika. 4.1 Úvod. 4.2 Rychlost zvuku

3.1.5 Složené kmitání

Akustické vlnění

5.2.9 Zobrazení rozptylkou

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. x m. Ne čas!

ÚLOHA 1 Ladi = 100 Hz = 340 m/s Úkoly: lnovou d él é ku k periodu T frekvenci f =? vlnovou délku =?

Akustika. Teorie - slyšení. 5. Přednáška

Studium ultrazvukových vln

Laboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech

Spojky a rozptylky I

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Mikrovlny

Taje lidského sluchu

DUM označení: VY_32_INOVACE_... Jméno autora výukového materiálu: Ing. Jitka Machková Škola: Základní škola a mateřská škola Josefa Kubálka Všenory

Elektrický signál - základní elektrické veličiny

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne. Marek Teuchner Příprava Opravy Učitel Hodnocení. 1 c p. = (ε r

1. KŠPA Kladno, s. r. o., Holandská 2531, Kladno, FYZIKA. Kapitola 8.: Kmitání Vlnění Akustika. Mgr. Lenka Hejduková Ph.D.

PSK1-15. Metalické vedení. Úvod

Dalekohledy. y τ τ F 1 F 2. f 2. f 1. Předpoklady: 5211

Ing. Stanislav Jakoubek

Optika pro mikroskopii materiálů I

MECHANICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ VLASTNÍ KMITÁNÍ MECHANICKÉHO OSCILÁTORU

ELEKTROMAGNETICKÉ KMITÁNÍ A VLNĚNÍ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

4.4.3 Jak to dělají vlnočástice

MECHANICKÉ KMITÁNÍ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Akustika pro posluchače HF JAMU

Akustika. Teorie - slyšení. 5. Přednáška

VÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková Tematická oblast. Vlnění, optika Číslo a název materiálu VY_32_INOVACE_0301_0307 Anotace

AKUSTIKA. Tón a jeho vlastnosti

3.2.2 Rovnice postupného vlnění

Úvod do praxe stínového řečníka. Proces vytváření řeči

Martin Feigl Matematicko-Fyzikální soustředění v Nekoři, Dopplerův jev

Fyzika II, FMMI. 1. Elektrostatické pole

Název: Studium kmitů hudebních nástrojů, barva zvuku

Zvuková karta. Zvuk a zvuková zařízení. Vývoj, typy, vlastnosti

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P05 MECHANICKÉ VLNĚNÍ

Základní škola národního umělce Petra Bezruče, Frýdek-Místek, tř. T. G. Masaryka 454

Akustika. Rychlost zvukové vlny v v prostředí s hustotou ρ a modulem objemové pružnosti K

Výukové texty pro předmět Měřící technika (KKS/MT) na téma Podklady k principu měření akustických projevů (hluk, akustický tlak, šíření v prostředí

3.2.2 Rovnice postupného vlnění

HLUK. Cílem pokusu je měření hladiny hluku způsobeného ohřevem vody v rychlovarné konvici z počáteční teploty do bodu varu pomocí zvukového senzoru.

Zvuk a jeho vlastnosti

DUM označení: VY_32_INOVACE_... Jméno autora výukového materiálu: Ing. Jitka Machková Škola: Základní škola a mateřská škola Josefa Kubálka Všenory

Fakulta biomedic ınsk eho inˇzen yrstv ı Teoretick a elektrotechnika Prof. Ing. Jan Uhl ıˇr, CSc. L eto 2017

Zvukové jevy. Abychom slyšeli jakýkoli zvuk, musí být splněny tři základní podmínky: 1. musí existovat zdroj zvuku

Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii

1.8. Mechanické vlnění

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/

5.2.7 Zobrazení spojkou I

7 FYZIKÁLNÍ OPTIKA. Interference Ohyb Polarizace. Co je to ohyb? 27.2 Ohyb

UČIVO. Termodynamická teplota. První termodynamický zákon Přenos vnitřní energie

STUDIUM OHYBOVÝCH JEVŮ LASEROVÉHO ZÁŘENÍ

ODRAZ A LOM SVĚTLA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Septima - Fyzika - Optika

Název a číslo materiálu VY_32_INOVACE_ICT_FYZIKA_OPTIKA

MĚŘENÍ RYCHLOSTI ŠÍŘENÍ ZVUKU V PLYNECH

Úloha 8: Studium ultrazvukových vln

08 - Optika a Akustika

13. Vlnová optika I. Interference a ohyb světla

L a b o r a t o r n í c v i č e n í z f y z i k y

Geometrická optika. předmětu. Obrazový prostor prostor za optickou soustavou (většinou vpravo), v němž může ležet obraz

Vlny kolem nás. Název. Jméno a ová adresa autora Cíle

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne

Transkript:

4.1.5 Jedna a jedna může být nula Předpoklady: 040104 Pomůcky: reproduktory, Online tone generator, papírky s vlněním Př. 1: Ze dvou reproduktorů je puštěn jednoduchý sinusový zvukový signál a stejné frekvenci. Otoč se k reproduktorům jedním uchem, druhé si zacpi. Choď po třídě a sleduj zvuk, který slyšíš. Děje se něco zajímavého? Zvuk z reproduktorů není slyšet ve všech místech stejně - existují místa s větší i menší hlasitostí. Pedagogická poznámka: Začínáme na frekvenci okolo 1 khz, pak zkoušíme dvojnásobek i polovinu. Rozložení maxim a minim ve třídě rozhodně není rovnoměrné, naopak je značně ovlivněné i pohybem dětí (v prázdné třídě jsou výsledky podstatně lepší), ale přesto je efekt jednoznačně slyšitelný. Prezentace místa, kde je po zapnutí obou reproduktorů menší hlasitost než při jednom reproduktoru je složitější, je dobré si ji vyzkoušet a provozovat ji co nejdále od sedících žáků a hlavně je potřeba hlukoměr. Velmi zajímavý výsledek. Do všech míst ve třídě jde zvuk stejným způsobem, proč je v různých místech různě hlasitý? Prozkoumáme, co se děje pomocí pomalejšího modelu. V počítačovém programu si můžeme namodelovat vlnění, které vychází ze dvou různých zdrojů v běžné vzdálenosti od sebe. Z každého se šíří do všech směrů vlnění, obě vlnění se skládají dohromady. Z obrázku je zřejmé, že složením dvou vlnění vznikají kromě jasnějších míst (míst se zvětšenou výchylkou) i místa, kde se naopak výchylka zmenšuje velmi blízko nule (šedá místa). Na obrázku je zachycen určitý okamžik při šíření vlnění ze dvou zdrojů. Modře jsou vyznačena místa, kde je v tomto okamžiku nejhlubší prohlubeň, červeně místa, kde je naopak vlna nejvyšší. 1

4 A 3 B 2 1 Př. 2: Rozhodni, jak vysoká bude hladina v místech označený čtverečky. Bod 1: Od obou zdrojů přichází prohlubeň v místě bude prohlubeň o dvojnásobné hloubce. Bod 2: Od zdroje A přichází vrchol kopce, od zdroje B prohlubeň obě výchylky jsou opačným směrem navzájem se vyruší v místě bude rovná základní hladina. Bod 3: Od obou zdrojů přichází vrchol kopců v místě bude vrchol o dvojnásobné výšce. Bod 4: Od zdroje A přichází prohlubeň, od zdroje B vrchol kopce obě výchylky jsou opačným směrem navzájem se vyruší v místě bude rovná základní hladina. 4 A 3 B 2 1 2

Př. 3: Porovnej druhý obrázek s prvním. Co s změnilo? Proč? Všechny kruhy na obrázku změnily barvu, objevil se nový kruh (celý obrázek je o jeden kruh větší) obrázek zachycuje situaci o půl periody později. Př. 4: Jaká bude výška vln ve vyznačených bodech (jde o stejné body jako na prvním obrázku). Porovnej s výsledky u prvního obrázku. Bod 1: Od obou zdrojů přichází vrchol v místě bude vrchol o dvojnásobné výšce. Bod 2: Od zdroje A přichází prohlubeň, od zdroje B vrchol obě výchylky jsou opačným směrem navzájem se vyruší v místě bude rovná základní hladina. Bod 3: Od obou zdrojů přichází prohlubeň v místě bude prohlubeň o dvojnásobné hloubce. Bod 4: Od zdroje A přichází vrchol, od zdroje B prohlubeň obě výchylky jsou opačným směrem navzájem se vyruší v místě bude rovná základní hladina. obrázek se příliš nezměnil, v místech s dvojnásobnou výchylkou je opět dvojnásobná výchylka, v místech s nulovou výchylkou je opět nulová výchylka. Př. 5: Vysvětli výsledky pokusu z počátku hodiny. Zvukové vlny se šíří z obou reproduktorů do třídy. V některých místech s v každém okamžiku setkávají výchylky stejného znamínka výchylky s navzájem zesilují a zvuk v nich slyšíme silnější. V některých místech s v každém okamžiku setkávají výchylky opačného znamínka výchylky s navzájem zeslabují a zvuk v nich slyšíme slabší. Uvedený jev se nazývá interference. Pokud u fyzikálního jevu nastává interference, předpokládáme, že jde o vlnění. Př. 6: Jak poznáme na papírku body, ve kterých platí 1+ 1 = 0. Jak poznáme místa, ve kterých platí 1+ 1 = 2? 1+ 1 = 0 (odečítání výchylek a zeslabování výsledného vlnění) nastává v místech, kde se potkávají kruhy různých barev. 1+ 1 = 2 (sčítání výchylek a zesilování výsledného vlnění) nastává v místech, kde se potkávají kruhy stejných barev. Př. 7: Jaké jsou podmínky pro vznik interference? Obě vlnění musí mít stejnou periodu a musí kmitat neustále ve stejném rozestupu, aby se v bodech prostoru potkávaly stále stejným způsobem. Př. 8: Interference se používá u drahých sluchátek vybavených aktivním odhlučněním. Navrhni funkci tohoto systému. Sluchátka obsahují mikrofon, který zachycuje hluk z okolí. U zachyceného hluku s obrátí směr výchylky a obrácený zvuk se vyšle do sluchátek, kde se interferencí složí s původním hlukem, čímž oba hluky zaniknou. 3

Kromě interference dokáže vlnění i další zajímavé věci. Pokud během šíření narazí vlnění na překážku zahýbá a šíří se postupně i do prostoru za překážkou. Během šíření narazí vlnění na velkou překážku s malým otvorem (štěrbinou) vlnění zahýbá šíří se postupně do stran do prostoru, který není za štěrbinou. Př. 9: Dokumentuj oba druhy ohybových jevů na šíření zvuku. Ohyb na překážce: slyšíme i člověka, který mluví za překážkou (například za tabulí). Ohyb na štěrbině: pokud jsou otevřeny dveře, slyšíme, co se děje na chodbě. Pedagogická poznámka: Obojí je samozřejmě třeba demonstrovat. 4

Př. 10: Předchozí poznatky jsou v rozporu s běžnými zkušenostmi s jiným typem vlnění. O jaké vlnění a jaké zkušenosti jde? Světlo je také vlnění, ale: za překážkou je stín (světlo se neohybá), paprsek světla procházející dveřmi se nerozšiřuje. světlo se chová zcela jinak než zvuk. Základní rozdíly mezi světlem a zvukem: rychlost a vlnová délka. Vlnová délka: vlnová délka zvuku řádově metry, decimetry (srovnatelná s velikostí překážek), vlnová délka světla řádově stovky nanometrů, tedy 0,0000001 m (o několik řádů menší než běžné překážky). Simulační program nedokáže modelovat tak malé vlnové délky, které by vzhledem k velikosti štěrbiny odpovídaly světlu, přesto je při zkrácení vlnové délky vzhledem k velikosti štěrbiny vidět, že míra rozbíhavosti vlnění za štěrbinou se snižuje. Příčinou je interference. Trochu si to zkusíme vysvětlit na šíření přes otvor.když vlnění dorazí k otvoru, rozkmitá body v něm. Každý takový bod pak funguje jako nový zdroj vlnění. Pokud je vlnová délka velká v porovnání s velikostí otvoru: Kmitající body v otvoru kmitají ve stejném okamžiku s podobnou výchylkou, a do jednotlivých bodů v prostoru docházejí od všech vlny s podobnou výchylkou, které se navzájem sčítají a vytvářejí tak vlnění. Pokud je vlnová délka malá v porovnání s velikostí otvoru: Kmitající body v otvoru kmitají ve stejném okamžiku s různými výchylkami, a do jednotlivých bodů v prostoru docházejí od všech vlny s různými výchylkami, které se navzájem z větší části odečtou a vlnění tak v takových místech zaniká. Shrnutí: Pokud se v určitém místě prostoru setkávají dvě různá vlnění s opačnou výchylkou, vlnění tam zaniká. Pokud jsou výchylky naopak shodné, vlnění se zesiluje. Dochází k interferenci. 5

6