kapitola kmitání vlnění akustika1kspa.cz/kladno/dokumenty/stud_materialy/fyz/08f_h... · 4...
TRANSCRIPT
FYZIKA
1. KŠPA Kladno, s. r. o., Holandská 2531, 272 01 Kladno, www.1kspa.cz
Kapitola 8.: KmitáníVlněníAkustika
Mgr. Lenka Hejduková Ph.D.
1
Kapitola 8.: Kmitání, vlnění, akustika
Kmitání
periodický pohyb: pohyb který se pravidelně opakuje
kmitavý pohyb - kmitání: periodický pohyb, při kterém
těleso pravidelně prochází rovnovážnou polohou
2
3
Kapitola 8.: Kmitání, vlnění, akustika
Příklad periodického pohybu - lanovka
- lanovka o délce 1200m se pohybuje stálou rychlostí
3 𝑚. 𝑠−1, předpokládáme, že se sedačka otočí ihned.
- sedačka se dostane od dolní stanice k horní za čas: 𝑡 =𝑠
𝑣=
1200
3= 400𝑠, pak se začne vracet do polohy 0 m tj. dolní
stanice, kde bude v čase 800s T = 800 s
4
Kapitola 8.: Kmitání, vlnění, akustika
Mechanický oscilátor - kyvadlo
- volně zavěšené kyvadlo je v rovnovážné poloze
- po přechodu všemi polohami, vykonalo těleso jeden kmit
- doba, za kterou oscilátor vykoná jeden kmit - perioda „T“
Perioda – (doba kmitu) je čas, za který se kmitající těleso dostane z rovnovážné polohy do následující rovnovážné polohy.
𝑇 𝑠
t
5
Mechanický oscilátor - kyvadlo
- kmitočet neboli frekvence „f – je veličina, udává kolik
kmitů oscilátor vykoná za časovou jednotku 𝑓 𝑠−1, 𝐻𝑧
𝑓 =1
𝑇resp. 𝑇 =
1
𝑓
- frekvence - určuje výšku tónu, který zachytíme sluchem
- příčinou zvuku je také mechanické kmitání
- nejnižší frekvence zvuku, kterou slyšíme je asi 16 Hz a
nejvyšší 16 kHz
- vyšší frekvenci má ultrazvuk, který neslyšíme, ale
vnímají ho některá zvířata (pes, netopýr)
Kapitola 8.: Kmitání, vlnění, akustika
6
Harmonický kmitavý pohyb se dá vykreslit křivkou
– sinusoidou, kosinusoidou
- charakteristiky harmonického pohybu jsou:
okamžitá výchylka, rychlost, zrychlení
- největší výchylka z rovnovážné polohy je amplituda
výchylky 𝑦𝑚
Kapitola 8.: Kmitání, vlnění, akustika
7
Kapitola 8.: Kmitání, vlnění, akustika
Příklad harmonického kmitavého pohybu kyvadla
A - perioda T = 2 s- maximální výchylka 𝑦𝑚 = 10 𝑐𝑚
8
Kapitola 8.: Kmitání, vlnění, akustika
Příklad harmonického kmitavého pohybu kyvadla
A - perioda T = 2 s- maximální výchylka 𝑦𝑚 = 10 𝑐𝑚
B - perioda T = 2 s- maximální výchylka 𝑦𝑚 = 5 𝑐𝑚
99
Kapitola 8.: Kmitání, vlnění, akustika
Příklad harmonického kmitavého pohybu kyvadla
A - perioda T = 2 s- maximální výchylka 𝑦𝑚 = 10 𝑐𝑚
C - perioda T = 1,5 s- maximální výchylka 𝑦𝑚 = 10 𝑐𝑚
10
Kapitola 8.: Kmitání, vlnění, akustika
Zvuk
Jakou společnou vlastnost mají tělesa: budík, reproduktory,
houkačka, trumpeta, buben?
11
Kapitola 8.: Kmitání, vlnění, akustika
Zvuk
Jakou společnou vlastnost mají tělesa: budík, reproduktory,
houkačka, trumpeta, buben?
Odpověď:
Jsou to zdroje zvuku, protože vydávají zvuk.
Jak vzniká zvuk?
12
Odpověď:
Zvuk vzniká chvěním – kmitáním pružných těles
Zvuk
Jak vzniká zvuk?
Kapitola 8.: Kmitání, vlnění, akustika
- lidský sluch vnímá zvuk o frekvenci 16 Hz – 16kHz- vyšší frekvenci má ultrazvuk, který neslyšíme, ale vnímají
ho některá zvířata (pes, netopýr)
- rychlost zvuku ve vzduchu za normálních podmínek: 340𝑚
𝑠
13
Kapitola 8.: Kmitání, vlnění, akustika
Zvuk
Ozvěna
- je odražený zvuk, který můžeme odlišit od původního zvuku
- vnímáme ho za dobu kratší než 0,1s po původním zvuku
Tón
- je pravidelný zvuk o určité frekvenci
- vlastnosti tónu: výška tónu- je dána jeho frekvencí, čím vyšší frekvence, tím vyšší tón
barva tónu- je určena složením frekvencí, je charakteristická pro každý hudební nástroj nebo hlas.
hlasitost tónu
14
Zvuk
Hluk
- je silný nepříjemný zvuk
- jaký vliv má nadměrná hlučnost na lidský organismus?
➢ vyvolává únavu, bolesti hlavy, hučení v uších,
pocit úzkosti
- jednotka hladiny intenzity zvuku - jeden decibel – 1 dB.
Kapitola 8.: Kmitání, vlnění, akustika
15
Kapitola 8.: Kmitání, vlnění, akustika
dB Příklad hluku
0 dB práh zvuku, slyšení
10 dB šelest listí na stromech (při velmi slabém vánku)
20 dB volná příroda a bezvětří , padající listí
50 dB normální bavení se mezi sebou, mírný déšť
60 dB myčka nádobí
70 dB zvuk klávesnice, pračka
70 dB trvalý dlouhodobý zvuk nad tuto hranici má negativní
vliv na zdraví
75-80
dB
spláchnutí toalety, rychlovarná konvice před varem,
vysavač, osobní auto v městském provozu
100 dB řetězová motorová pila, řev motorky, sbíječka,
rockový koncert
130 dB start tryskového letadla
130 dB práh bolestivosti, hrozí poškození sluchu při náhlém
zvuku nad 130dB
140 dB výstřel děla z bezprostřední blízkosti
16
Zvuk
K čemu slouží mikrofon a k čemu reproduktor?
Odpověď:
Mikrofon je zařízení, které převádí zvuk na elektrický signál.
Reproduktor naopak převádí elektrický signál na zvuk.
Záznamy zvuku = nosiče zvuku - gramofonová deska, magnetofonový pásek, CD disk
Kapitola 8.: Kmitání, vlnění, akustika
17
Kapitola 8.: Kmitání, vlnění, akustika
Použité zdroje:
▪ LANK, Vladimír; VONDRA, Miroslav: Fyzika v kostce pro
střední školy, Praha, Fragment, s.r.o., 2007
▪ portál: www.rvp.cz
▪ htp://fyzika.jreichl.com
▪ www.realisticky.cz/ fyzika pro ZŠ a SŠ