8 MECHANICKÉ VLNĚNÍ

je děj při němž se kmitání šíří látkovým prostředím.

8.1 POSTUPNÉ MECHANICKÉ VLNĚNÍ
příčinou jsou vazebné síly, kterými na sebe působí částice.
Vlnová délka je nejmenší vzdálenost dvou bodů, kmitajících se stejnou fází.
Při postupném vlnění příčném body kmitají kolmo ke směru, kterým se vlnění šíří.
Při postupném vlnění podélném kmitají ve směru šíření vlnění.
Postupným vlněním se přenáší energie kmitavého pohybu, nenastává přenos látky. Všechny body kmitají se stejnou amplitudou, ale jinou fází ( ).
Rovnice postupné vlny udává okamžitou výchylku bodu M v čase t: .
V reálném prostředí se amplituda s rostoucí vzdáleností zmenšuje nastává tzv. útlum vlnění.

8.2 INTERFERENCE VLNĚNÍ
Šíří li se prostředím vlnění z více zdrojů postupují nezávisle, avšak v místech, kde se setkávají, dochází k jejich skládání.
Mají li dvě vlnění stejnou úhlovou frekvenci, označujeme je jako vlnění koherentní. Je li dráhový rozdíl roven sudému počtu půlvln, nastává interferenční maximum. Je li roven lichému počtu, nastává interferenční minimum.

8.3 STOJATÉ VLNĚNÍ
Vzniká interferencí stejných protisměrných vlnění.
V bodech s největší amplitudou výchylky jsou kmitny. V bodech, které jsou trvale v klidu vznikají uzly. Vzdálenost sousedních kmiten (uzlů) je polovina vlnové délky.
Při stojatém vlnění kmitají body mezi dvěma uzly se stejnou fází a různou amplitudou, která závisí na poloze bodu.
Stojatým vlněním se energie nepřenáší, ale jen se periodicky mění energie hmotných bodů potenciální v kinetickou a naopak.
Stojaté vlnění vzniká zejména u těles, která představují prostorově ohraničené prostředí (vzniká odraz vlnění).

8.4 CHVĚNÍ MECHANICKÝCH SOUSTAV
Postupuje li rozruch vláknem, které má pevný konec nastává odraz vlnění s opačnou fází. Na volném konci nastává odraz vlnění se stejnou fází. Odražené vlnění se skládá a vzniká chvění. Jeho průběh závisí na tom, jak je vlákno upevněno.

Chvění vzniká při základní frekvenci (pokud je splněna podmínka, že na koncích jsou uzly, případně kmitny,…) a při vyšších harmonických frekvencích .

8.5 VLNĚNÍ V IZOTROPNÍM PROSTŘEDÍ
Izotropní prostředí je látkové prostředí mající ve všech směrech stejné fyzikální vlastnosti. Vlnění se šíří každým směrem stejnou rychlostí. Body povrchu koule o poloměru kmitají se stejnou fází a tvoří vlnoplochu. Směr šíření v daném bodě vlnoplochy určuje kolmice k vlnoploše – paprsek. Je li zdroj vlnění ve velké vzdálenosti, považujeme vlnoplochu za rovinu – rovinná vlnoplocha – a paprsky jsou rovnoběžné.

8.5.1 Huygensův princip:
každý bod, do kterého dospělo vlnění, je zdrojem elementárního vlnění, které se šíří v elementárních vlnoplochách. Vlnoplocha je vnější obalová plocha všech elementárních vlnoploch.

8.5.2 Odraz vlnění
Úhel odrazu (‘) se rovná úhlu dopadu (). Odražený paprsek leží v rovině dopadu.

8.5.3 Lom vlnění
, kde podíl rychlostí šíření vlnění v obou prostředích je roven indexu lomu vlnění pro daná prostředí.

8.5.4 Ohyb a stín vlnění
Ohyb vlnění (difrakce) vzniká při průchodu vlnění malým otvorem v překážce (otvor je přibližně stejně velký jako vlnová délka).
Dopadá-li vlnění na překážku o mnohem větších rozměrech než je vlnová délka, vzniká za překážkou stín vlnění (vlnění za překážku nedospěje).

8.6 ZVUK
Zvuk je každé mechanické vlnění v látkovém prostředí, které je schopno vyvolat v lidském uchu sluchový vjem.
Člověk vnímá zvuk o frekvenci 16 Hz až 16 kHz. Vlnění s menší frekvencí je infrazvuk, s větší frekvencí je ultrazvuk.
Absorpce (pohlcování) zvuku
Zvuk pohlcují zejména látky s malou pružností (textilie), členitým povrchem nebo s dutinami.

Tóny
Zvuky s periodickým průběhem jsou hudební zvuky nebo tóny. Zvuk s harmonickým průběhem je jednoduchý tón.
Zvuk složitějšího průběhu je složený tón. Lze je rozdělit na základní tón (s nejnižší frekvencí) a ostatní tóny (frekvence je násobkem frekvence tónu základního). Jsou-li frekvence ostatních tónů celistvými násobky frekvence základního tónu, označujeme základní tón jako první harmonický tón a ostatní jako vyšší harmonické tóny.
Neperiodické zvuky nazýváme hluk. Slyšení je doplněno vjemy, které nazýváme šum.

8.6.1 Vlastnosti zvuku
Výška tónu
je určena frekvencí. Frekvence jednoduchého tónu je absolutní výška tónu. Pro vzájemné porovnání tónů slouží relativní výška tónu.

Barva tónu
je pro každý zdroj zvuku charakteristická a je způsobena vyššími harmonickými tóny, jejich počtem, frekvencí a amplitudou.

Hlasitost
je subjektivní hodnocení. Zvukové vlnění má podobu periodických změn tlaku vzduchu. Uchem vnímáme nejmenší změny – práh slyšení. je práh bolesti.

Intenzita zvuku
je objektivní hodnocení hlasitosti zvuku: , kde P je výkon zvukového vlnění a S je plocha, kterou vlnění prochází.
Vzhledem k velkému rozsahu intenzit se používá Hladina intenzity zvuku: , kde I0 je práh slyšení (10-12 Wm-2). V praxi se používají decibely.