Betekintés: A hang mint mechanikai hullám, oldal #1

Figyelem! Ez itt a doksi tartalma kivonata.
Kérlek kattints ide, ha a dokumentum olvasóban szeretnéd megnézni!



Mechanikai hullámok - Hang
1. Mechanikai hullámok kialakulása
Általánosan hullámnak nevezünk minden olyan terjedési jelenséget, egy rendszer olyan állapotváltozását,
amely térben és időben is periodikus, ismétlődő.
Időbeli ismétlődés: a tér adott pontjában meghatározott időközönként (T) ugyanaz tapasztalható.
Térbeli ismétlődés: adott időpontban meghatározott távolságonként () ugyanaz tapasztalható.
Eltekintve az elektromágneses hullámtól (és valószínűleg a gravitációs hullámtól) a hullámok valamilyen közegben
terjednek. Energiát szállítanak anélkül, hogy a közeg anyaga állandó mozgásban lenne a terjedés irányába. Ehelyett
egy nyugalmi helyzet körül rezegnek, mozognak a közeg részecskéi, tehát energiát szállít, tömeget nem.
Tudjuk, hogy minden test atomokból, molekulákból épül fel, s ezek között kölcsönhatások érvényesülnek. Ezek a
kölcsönhatások határozzák meg a testek halmazállapotát.
Ha egy kiterjedt test (közeg) valamely részén lévő részecskéket nyugalmi helyzetükből kitérítjük, akkor azok rezgőmozgást végeznek. A részecskék közötti kölcsönhatások miatt a rezgés átadódik a környező részecskékre, a rezgés a
forrástól egyre nagyobb távolságban is megjelenik, azaz tovaterjed.
Mechanikai hullámnak nevezzük a teret kitöltő közegben terjedő hullámot, a rezgési állapot valamilyen közegben való terjedését.
A hullámokat több szempont szerint osztályozhatjuk:
1. Aszerint, hogy azokban milyen természetű zavaró hatás megy végbe:
a) Mechanikai hullámok: ha mechanikai állapotváltozások terjednek.
b) Elektromágneses hullámok: ha elektromágneses természetű állapotváltozások terjednek.
2. Aszerint, hogy hány dimenziós a közeg, amiben haladnak:
a) Egydimenziós pl: gumikötél. (Vonal menti hullám)
b) Kétdimenziós pl: vízfelszín. (Sík vagy felületi hullám)
c) Háromdimenziós pl: a levegőben. (Térbeli hullám)
3. A bennük terjedő rezgések iránya szerint:
a) Transzverzális hullámok: a hullám terjedési irányára merőlegesen rezegnek, a közegben hullámhegyek és völgyek alakulnak ki. Ilyenek például egy húron terjedő hullámok, vagy a szabad elektromágneses hullámok.
b) Longitudinális hullámok: rezgés a terjedési irányban történik, a közegen belül sűrűsödések és ritkulások alakulnak ki. A longitudinális hullámban nyomásváltozás terjed. Például ilyen a legtöbb
hanghullám.
Szilárd anyagokban mindkét féle ki tud alakulni, folyadékokban és gázokban csak longitudinális jön létre.
A felületi hullámok ( pl. víz felszínén) transzverzális hullámok.
A kétféle hullám között a polarizáció jelensége alapján tudunk különbséget tenni.
A transzverzális hullámban a terjedésre merőleges síkban sokféle rezgési irány létrejöhet, megfelelő eszközzel (polarizátor) a rezgési irányok közül egy kiválasztható. Egy az előzőre „merőleges” másik polarizátoron
az így kiválasztott irányú rezgés természetesen már nem tud áthaladni, a hullám a második polarizátor után
már nem észlelhető. (fénynél például a fényes felületekről visszavert sugár már polarizált!)

nincs utána
hullám

polarizálatlan hullám

polarizált hullám



Mechanikai hullámok - Hang
2. A hullámmozgás jellemzői
a) A rezgési állapot tovaterjedésének sebessége a hullám terjedési sebessége, jele: c
A terjedési sebesség a közvetítő közeg tulajdonságaitól, a részecskék kölcsönhatásának erősségétől függ.
( péld. mechanikai hullámok esetén minél nagyobb az összetartó erő,a sűrűseg, annál nagyobb a terjedési sebesség; de az elektromágneses hullámok meg a légüres térben a leggyorsabbak!))
b) A hullám frekvenciájának nevezzük a közeg részecskéinek rezgőmozgására jellemző rezgésszámot, jele : f
mértékegysége: 1 Hz Ez a hullám időbeli periódusára jellemző mennyiség.
c) Hullámhossznak nevezzük a közeg azonos rezgési állapotban (fázisban) lévő pontjainak távolságát.
Jele:  (lambda) Ez a hullám térbeli periódusára jellemző mennyiség.
d) A fenti két mennyiség kapcsolata: c =  f
Mivel a terjedési sebesség a közegre jellemző, a rezgésszám pedig a hullámforrás által meghatározott, a hullámhossz változhat a közeg milyenségétől függően!
e) A hullámok amplitúdóján értjük a rezgő részecskék amplitúdóját, amely a forrástól távolodva csökken.
A hullám amplitúdója arányos a hullámban terjedő energia mennyiségével. Minél nagyobb térben oszlik el a
hullám, a „betáplált energia”, annál kis

  Következő oldal »»