Autorem je Michal Soukup (migon@atlas.cz)
Referát/slohovou práci je možno uveřejnit pouze na stránkách www.maturita.cz jehož provozovatelé mají výhradní právo na distribuci na internetu.
Jakékoliv jiné využití kromě odevzdání ve škole či použití jako podkladů pro jiné práce bude bráno jako porušení autorských práv, které se na toto dílo vážou.
Tato práce byla hodnocena známkou 1. :-) .
PS: kontrolujte po mě pravopisné chyby jsem na CJ prase.

Mechanické kmitání a vlnění


Fyzikální děj (pohyb), který se pravidelně opakuje tj. je periodický nazýváme kmitáním.
Zařízení které kmitá volně tj. není mu dodávána žádná další energie je mechanický oscilátor. Jedním z nejjednodušších mechanických oscilátorů je kyvadlo. Příčinnou kmitání u kyvadla je tíhová síla, která působí na závaží na konci kyvadla. Pokud kyvadlo nekmitá je v rovnovážné pozici.
Pokud závaží vychýlíme z rovnovážné polohy dojde ke kmitání kyvadla (za předpokladu, že závaží v této vychýlené pozici uvolníme). Doba za kterou se kyvadlo zhoupne tam a zpět je jeden kmit. Doba za kterou oscilátor provede jeden kmit je perioda (doba kmitu). Perioda je odvislá od vlastností oscilátoru. Pro vyjádření toho kolik kmitů oscilátor vykoná za časovou jednotku (s) se používá veličina frekvence.
Jednotkou frekvence je hertz – značka Hz.

Polohu mechanického oscilátoru v časové přímce vyjádříme pomocí veličiny výchylka. Výchylka je určena vzdáleností kmitajícího tělesa od rovnovážné polohy. Největší odchylka od rovnovážné polohy je amplituda výchylky zkráceně amplituda.


Rezonance je vazba mezi oscilátory tj. mezi sebou mohou rezonovat jen tělesa o stejné frekvenci. Rezonanci lze využít k zesílení zvuku hudebních nástrojů, reproduktorů apod. Rezonanci vyžívá i lidské (nejen lidské) sluchové ústrojí.
Rezonance mohou být i nežádoucí a to u různých strojních částí či mechanizmů. Vzniku nežádoucí rezonance lze zabránit:
A. změnou frekvence vlastního kmitání
B. doplnění mechanizmu o tlumič(e) kmitů
C. Zvětšením tření mechanizmu

Vlnění je děj při němž se kmitání šíří do okolí kmitajícího oscilátoru. V případě, že se vlnění z mechanického oscilátoru šíří látkovým prostředím, jde o mechanické vlnění. Nejdůležitější charakteristikou vlnění je vlnová délka. Je určena vzdáleností, do které dospěje vlnění za periodu kmitání zdroje vlnění. Mechanické vlnění má v různých prostředích různou rychlost a tedy i různou vlnovou délku. Frekvence vlnění se však nemění a je charakteristickým znakem vlnění.


Mechanické vlnění se z více zdrojů prostorem šíří nezávisle. V místech kde se vlnění setkávají dochází ke skládání vlnění a to se projevuje změnnou amplitudy vlnění v uvažovaném místě. Jev skládání vlnění se nazývá interference vlnění.

Mechanické vlnění, které vzniká skládáním dvou stejných vlnění postupujících proti sobě, nazýváme stojaté vlnění.
Stojaté vlnění je charakteristické pro pružná tělesa (např. vlákna) upevněná na jednom nebo obou koncích. Příkladem jsou například struny u hudebních nástrojů. V tomto případě označujeme stojaté vlnění jako chvění.

Zvuk je mechanické vlnění, které v uchu vyvolává sluchový vjem. Obor fyziky zabývající se vlastnostmi zvuku je akustika. Zdrojem zvuku mohou být různé zdroje avšak pro tyto zdroje je charakteristické, že jsou to kmitající tělesa.

Pokud má zvuk periodický průběh jde o hudební zvuk nebo tón. Pokud má tón harmonický průběh jde o jednoduchý tón. Jednoduchý tón se však nevyskytuje u přirozených zdrojů zvuku u nich lze spíše nalézt tón(y) složený(é). Pokud mají zvuky nepravidelný a neperiodický průběh jde pak o hluky (vrzání, praskání apod.)

Výška tónu je určena frekvencí kmitání zdroje zvuku. Čím je frekvence větší tím vyšší tón slyšíme. Lidský sluch je schopen vnímat zvuky přibližně od frekvence 16Hz až po 16kHz.
Zvuk o frekvenci vyšší než 16kHz je tzv. ultrazvuk (používán například v lékařství). Zvuk o této frekvenci vnímají například netopýři (používají orientaci pomocí echo lokace).

Další vlastností zvuku je barva tónu která nám umožňuje určit zdroj zvuku. Fyzikálně je barva tónu dána tím, že zvuky nejsou harmonické, ale obsahují ještě další složky o vyšších frekvencích, které slyšíme současně, a výsledný zvukový vjem je pro tón vydávaný určitým zdrojem typický.

Hlasitost zvuku odpovídá subjektivním pocitům při vnímání zvukového kmitání o různé amplitudě. Pro stanovení hlasitosti zvuku je důležitá velikost změn tlaku vzduchu. Hlasitost zvuku se určuje v jednotkách zvaných decibely značka dB. Prahu slyšení (tj. tehdy pokud ještě vzniká zvukový vjem) odpovídá hladina zvuku o intenzitě 0 dB. Pocit bolesti při vnímání zvuku vyvolává hladina zvuku o intenzitě 120 dB.


Šíření zvuku je podmíněno existencí pružného prostředí
mezi zdrojem zvuku (kmitání) a uchem nebo jiným přijímačem zvuku. Pokud je toto pružné prostředí odstraněno k šíření zvuku nedochází tzn., že se zvuk nešíří například ve vzduchoprázdnu.

Rychlost zvuku je další důležitou fyzikální veličinou a je markantně ovlivněna látkovým prostředím, ve kterém se zvuk šíří. Rychlost zvuku je tedy úměrná tomu v jakém prostředí se šíří. Ve vzduchu se šíří zvuk přibližně rychlostí 340m/s.
Podobnou velikostí se šíří zvuk i v jiných plynech.
Podstatně větší rychlost má zvuk ve vodě a pevných látkách.
Nejrychleji se šíří zvuk ve skle 5200m/s, v oceli pak 5000m/s, v ledu 3200m/s a ve vodě o teplotě 20°C je rychlost zvuku 1500m/s.

Pokud se zvuk setká s rozlehlou překážkou (ta zabrání šíření zvuku daným směrem) zvuk se od této překážky odrazí
a může dojít k vzniku ozvěny. Ozvěna je v podstatě důsledkem vlastnosti sluchu, kterým rozlišíme dva po sobě jdoucí zvuky, pokud mezi nimi je alespoň 0,1 s prodleva. Za tuto dobu
(0,1 s) urazí zvuk celkovou vzdálenost 34 m z toho tedy vyplývá že pokud je překážka
vzdálena méně než 17 m (34:2 =17) k ozvěně nedojde (ucho je nerozliší).

Pokud je tedy překážka blíže než 17 m zvuky sice nerozlišíme ale částečně se překrývají a odražený zvuk splývá se zvukem původním. Toto se projevuje jako prodloužení zvuku takzvaný dozvuk. Dozvuk je nežádoucí a je s ním nutno počítat při projektech větších místností (sálů), dozvuk totiž skresluje hudbu a snižuje srozumitelnost řeči. Dozvuk lze potlačit například použitím materiálů pohlcujících zvuk (závěsy apod.).

Maturita.cz - referát (verze pro snadný tisk)
http://www.maturita.cz/referaty/referat.asp?id=6414