1.Wstęp teoretyczny.

Fala nazywamy zjawisko rozchodzenia się drgań Wyróżniamy fale sprężyste i elektromagnetyczne.

Fale sprężyste [mechaniczne] rozchodzą się tylko w ośrodkach sprężystych, np.:

fale akustyczne, fale na powierzchni wody, przy czym zaburzenia w tych falach polegają na drganiach cząstek ośrodka wokół punktu równowagi .

Równaniem falowym nazywamy równanie różniczkowe cząstkowe, opisujące proces rozprzestrzeniania się fali w danym ośrodku

Przyjmujemy ze fala rozchodzi się tylko w kierunku osi x. Zakładamy, ze jest to fala poprzeczna i spolaryzowana, w której drgania zachodzą w kierunku osi y, prostopadłej do x.

Fale taka opisuje równanie :

Jego rozwiązanie ma postać:

y=Acos[2 (t/T-x/ )+ ] lub y=Acos[ (t-(x/v))+ ]

i nazywa się równaniem fali.

Fale mogą być poprzeczne, jeżeli drgania odbywają się prostopadle do kierunku rozchodzenia się fali, lub podłużne - jeśli kierunek drgań jest zgodny z kierunkiem rozchodzenia się fali.

W przypadku fali poprzecznej linia fazowa przedstawia rzeczywisty stan wychyleń wzdłuż kierunku fali, natomiast w przypadku fali podłużnej ma ona znaczenie symboliczne- grzbiety oznaczają zagęszczenia ośrodka, doliny- rozrzedzenia.

ROZCHODZENIE SIĘ FALI DRGAŃ

Interferencja nazywamy nakładanie się fal, w wyniku czego amplituda fali wypadkowej może być w danym punkcie zwiększana lub zmniejszana w zależności od różnicy faz fal składowych, rozchodzących się w przestrzeni z jednakowymi częstotliwościami

Fala powstała z nałożenia się fal padających i odbitych od granicy obszaru ograniczonego nazywamy fala stojąca Grzbiety i doliny tej fali nie przesuwają się, lecz okresowo zanikają i na nowo pojawiają się, zamieniając miejscami- tam, gdzie była dolina pojawia się grzbiet i odwrotnie. Fala taka posiada punkty, które są stale w spoczynku- są to tzw. węzły- odległość obu sąsiednich węzłów jest równa połowie długości fali interferujących ze sobą fal.

Węzły W to punkty obszaru, w których nie występują drgania, natomiast strzałki S są punktami, w których amplituda drgań ma wartość maksymalna.

POWSTAWANIE FALI STOJĄCEJ

Fale stojąca wykorzystuje się do pomiaru prędkości dźwięku w danym ośrodku . Fala dźwiękowa o częstości f przechodząc z jednego ośrodka do drugiego zmienia swa prędkość v i długość , natomiast częstość drgań pozostaje bez zmiany. Mierząc długość fali w obu ośrodkach oraz przyjmując jedna z prędkości za znana mamy możliwość wyznaczenia prędkości fali w danym ośrodku

Źródłem dźwięku jest zazwyczaj mechaniczny układ drgający umieszczony w ośrodku sprężystym lub obszar zawirowań cząsteczek płynu wywołany zjawiskiem turbulencji.

Fizycznymi cechami dźwięku są: natężenie, częstość, przebieg czasowy, oraz struktura widma akustycznego.

Od tych cech fizycznych zależą subiektywnie odczuwalne cechy wrażenia słuchowego dźwięku, jak głośność, wysokość, barwa dźwięku

Odkształceniami sprężystymi ciął stałych rządzi prawo Hooke'a: naprężenie jest proporcjonalne do odkształcenia Dla przypadku normalnego prawo to można wyrazić wzorem:

które stosuje się zarówno do naprężeń dodatnich jak i ujemnych min. rozciągania i ściskania Współczynnik proporcjonalności E nazywa się modułem Younga i ma wymiar naprężenia [n/m ].W przypadku naprężenia stycznego prawo Hooke'a wyraża się wzorem:

Współczynnik G- moduł sztywnosci, ma wymiar [M *rad].

2.Przebieg ćwiczenia i pomiary.

1.Przy pomocy linijki mierze pięciokrotnie długość badanego pręta. /Pręt mosiężny/

Pomiar Długość L [cm]

1. 85,1

2. 85,3

3. 85,2

4. 85,2

5. 85,1