Hullámjelenségek mechanikus hullámokkal a gyakorlatban

Mit is jelent a hullám? Minden olyan változás/zavar/rezgés (mechanikai, elektromágneses, termikus stb.) amely valamilyen közegben továbbterjed

Hogyan csoportosíthatók a hullámok? 1.) A bennük végbemenő változás jellege szerint: Mechanikai hullámok pl.: hanghullám Elektromágneses hullámok pl.: látható fény 2.) Közeg szerint: vonal menti hullám (pontsoron terjedő = egydimenziós hullám) pl.: gumikötélnél felületi hullám = kétdimenziós hullám pl.: víz felületén kialakuló hullám térbeli hullám = háromdimenziós hullám pl.: hanghullám

3.) Rezgés iránya szerint: transzverzális hullám (a rugalmas közeg részecskéi a hullám terjedési irányára merőleges irányban rezegnek) longitudinális hullám (a rugalmas közeg részecskéi a hullám terjedési iránya mentém rezegnek)

Hullámjelenségek I.) Hullámok visszaverődése ha a hullám valamilyen felületnek ütközik, és az addigi irányba nem tud továbbhaladni pl.: - a tenger hullámai visszaverődnek egy meredek sziklafalon (felületi hullám) - egy gumikötélen terjedő hullám a kötél végét elérve visszaverődik (vonal menti hullám) - hegyek között járva gyakran visszhangot hallhatunk (térbeli hullám)

1.) Vonal menti hullámok visszaverődése (pontsoron terjedő hullámok) Példa: gumikötél  a) Rögzített végről: - a hullám ellentétes fázisban verődik vissza - a hullámban terjedő energia a visszaverődés után is megmarad

b) Szabad végről: - a hullám azonos fázisban verődik vissza - amikor a zavar elérkezik a szabad véghez, akkor a rugalmatlan kapcsolat miatt nincs olyan erő, amely ellentétes fázisba lendítené a gumikötelet

2.) Felületi hullámok és azok visszaverődése (kétdimenziós hullámok) pl.: vízbe hulló csepp által keltett felületi hullámok

3.) Térbeli hullámok visszaverődése pl.: delfinek - A delfinek másodpercenként akár 800 irányított hangot is kibocsátanak a fejük elülső részén található képződményen keresztül - A hang frekvenciája az ultrahang-tartományba esik (20 000 Hz-nél magasabb frekvenciájú hangok) - A hangsugár az adott objektumról visszaverődik, amit egy, az alsó állkapocsi csontban lévő üregben fognak fel

pl.: tihanyi apátság - A Visszhang-dombon állított ,, echó-kőtől ’’ (az echo latinul visszhangot jelent) elkiáltott szavak a több mint 300 méterre lévő apátság északi oldaláról verődnek vissza, 2 másodperc alatt téve meg az oda-vissza közel 700 méteres távot

II. ) Hullámok törése amikor a hullám egy új közeg határát eléri… - a hullám egy része visszaverődik, - másik része behatol a közegbe, ahol általában megváltozott terjedési iránnyal halad tovább (megtörik a haladási iránya) az új közegben eltérő terjedési sebességgel ezért eltérő hullámhosszal de azonos frekvenciával terjed a hullám Mechanikusan sűrűbb közegben –> a mechanikai hullám gyorsabban terjed Mechanikusan ritkább közegben –> a mechanikai hullám gyorsabban terjed

III. A hullámok elhajlása = diffrakció csak térbeli és felületi hullámoknál figyelhető meg. (vonal menti = egydimenziós hullámoknál nem!) a hullámelhajlás jelensége – a résen áthaladó hullámok az árnyéktérbe is képesek eljutni ( „egyenes vonalú” terjedésük miatt nem tudnának) Még kisebb rés -> még jobban bejutnak a hullámok a nyílás pontszerű hullámforrásként viselkedik (körhullám indul ki belőle) – Huygens – Fresnel elve.

a kisméretű rések kis körhullámok (elemi hullámok) kiindulópontjai

IV. Hullámok interferenciája egymással találkozó hullámoknak egymásra való kölcsönös behatása a vízfelszínen keltett zavar hullám formájában, táguló koncentrikus körökben terjed tovább Ha több, egymáshoz közeli helyen is zavart keltünk, a koncentrikus körök egy idő után összeérnek, a hullámok „találkoznak” a hullámok mintegy „összegződnek”, szuperponálódnak A hullámok erősítik egymást, ha azonos fázisban találkoznak A hullámok gyengítik egymást ha ellentétes fázisban találkoznak

V. A Doppler-jelenség - a hullám frekvenciájában és ezzel együtt hullámhosszában megjelenő változás - a hullámforrás és a megfigyelő egymáshoz képest való mozgása alakítja ki - a megfigyelő ilyenkor eltérő rezgésszámú hullámot észlel pl.: - mozgó jármű hangjának változása - a kocsi hangja hirtelen mélyebb lesz ahogy elhalad mellettünk azaz a hanghullám frekvenciája lecsökken

Készítette: Huszta Szabolcs V. A hangrobbanás - Azt a hangjelenséget, amikor a hullámforrás megelőzi a feltorlódott hullámfrontokat, hangrobbanásnak nevezik - Ez a jelenség figyelhető meg a felgyorsuló szuperszonikus repülőgépek hangjánál is, amikor azok átlépik a hangsebességet

Készítette: Huszta Szabolcs 11/B 2011 -2012