Undele mecanice

Reflexia şi refracţia undelor mecanice

Dispozitive experimentale

Def : Unda mecanica reprezinta forma de propagare a perturbatiei im mediu. Forma - unde planeunde sfericeFoarte important : Unda constituie transport de energie.Propagarea se face cu o anumita intarziere (nu se transmite instantaneu) unde intr-un mediu unidimensionalUnde transversale (oscilatia se produce perpendicular pe directia de propagare)Vt = √ T / μ ; μ = m / lt = tensiunea ; μ=masa unitatii de lungime  Unde longitudinaleVe = √ E / φE – unde de elasticitate ; φ – densitate

Fenomenul de propagare depinde de sursa prin FRECVENTA si de mediu prin VITEZA.• viteza de propagare depinde de natura mediului Mediu omogen si izotropPentru mediu omogen unda se propaga cu viteza constanta.In acest mediu unda se propaga identic dupa toate directile.

Suprafata de unda. Front de undaDef : Suprafata de unda reprezinta multimea punctelor care oscileaza in faza.Def : Frontul de unda reprezinta locul geometric al punctelor la care perturbarea a ajuns la un moment dat.Unde - plane - sferice Principiul lui huggensExperiment.Se considera o cuva cu mercur. d > λ λ-distanta dintre doua maxime consecutivein compartimentul 2 se inregistreaza perturbatii doar in conul cu varful in sursa si laturile delimitate la deschidere. Consideram deschiderea fantei mai mare decat lungimea de unda.

a)

b) d ~2 In acest caz in compartimentul 2 se inregis –treaza unde in intreg mediul ca si cand paravanul nu ar exista.Def. : Difractia este fenomenul de ocolire aparenta a obstacolelor de catre unde.Explicatie : Fiecare punct al frontului de unda constituie sursa secundara de la care perturbarea continua.Obs. : Sursele secundare inlocuiesc sursa principala.

Reflexia unei perturbaţii pe capătul fixat al unei corzi sau pe un mediu mai rigid se face cu “salt de drum” de λ/2 .

Reflexia unei perturbaţii pe capătul liber al unei corzi sau pe un mediu mai puţin rigid se face fără “salt de drum”.

Reflexia unei perturbaţii pe capătul unei corzi

Reflexia undelor mecanice

Reflexia undei mecanice reprezintă fenomenul de întoarcere a undei mecanice în mediul din care a venit atunci când întâlneşte suprafaţa de separare dintre două medii.

La suprafaţa de separare dintre cele două medii, raza de lumină îşi schimbă brusc direcţia de propagare.

i r

S R N

I

Unda (raza) incidentă

Unda (raza) reflectată

SI - rază incidentă i - unghi de incidenţă

IR – rază reflectată r – unghi de reflexie

Raza incidentă, raza reflectată şi normala la suprafaţa de separare în punctul de incidenţă se găsesc în acelaşi plan.

Unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidenţă:i = r

Legile reflexiei

S R

i rmediul 1 n1

mediul 2n2

I

SI - rază incidentă i - unghi de incidenţă

IR – rază reflectată r – unghi de reflexie

Suprafaţa de separare

NI – normala la supra- faţa de separaţie

N

Reflexia undelor mecanice în natură şI tehnologie

Ecoul şi reverberaţiile

Ecoul este fenomen acustic de reflexie a sunetului, al cărui nume provine de la nimfa Echo din mito-logia greacă. Sunetul iniţial şi su-netul reflectat se percep distinct, dacă distanţa până la peretele re-flectător este minim 340m/s×du-rata sunetului.

Reverberaţiile reprezintă un fenomen acustic ce se datorează reflexiilor sunetului pe pereţi, astfel încât la receptor sunetul ajunge de mai multe ori cu foarte mici întîrzieri.

Durata sunetului este 1 secundă

Efectul de catedrală

Efectul de catedrală are aceeaşi explicaţie ca şi ecoul, dar sunetul reflectat se întoarce mult mai repede, astfel că se percepe un sunet prelungit într-un mod aparte.

Ecolocaţia cu ajutorul sonarul

Principiul sonarului

Sonarul delfinului

Sonarul liliacului Sonarul balenei

www.societyofrobots.com/sensors_sonar.shtml

Sonarul - sensor pentru robot

Pentru a îmbunătăţi performanţele de “vedere” ale unui robot, acesta poate fi echipat cu mai multe sonare care să acopere unghiuri de “vedere“ din zone diferite.

Sondarea fundului unei ape cu ajutorul sonarului

http://marine.usgs.gov/fact-sheets/michigan/michigan.html

Ecolocaţia bancurilor de peşti

Controlul automat al nivelului apei

Ecograful

Cartografia venoasă

Cu ajutorul unui ecograf-Doppler se poate realiza o hartă a circulaţiei venoase, permiţând o explorare de fineţe a locurilor unde se găsesc varicele.

Defectoscopia cu ultrasunete

Prin reflexie Prin transmisie

Refracţia undelor mecanice

SN

R

i

r

mediul 1 v1

mediul 2v2

( v2 < v1 )

I

SI - rază incidentă i - unghi de incidenţă

IR – rază refractată r – unghi de refracţie

Suprafaţa de separare

NI – normala la supra- faţa de separare

Dacă unda mecanică trece dintr-un mediu mai puţin dens într-un mediu mai dens, atunci raza refractată se apropie de normală.

SN

R

i

r

mediul 1 v1

mediul 2v2

( v2 > v1 )

I

SI - rază incidentă i - unghi de incidenţă

IR – rază refractată r – unghi de refracţie

Suprafaţa de separare

NI – normala la supra- faţa de separare

Dacă unda mecanică trece dintr-un mediu mai dens într-un mediu mai puţin dens, atunci raza refractată se depărtează de normală.

Reflexia totală

S

i

r

mediul 1 v1

mediul 2v2

( v2 > v1 )

90°i < l

li’

i’ > l

l - unghi de Incidenţă limită

i = 0

Refracţia undelor mecanice reprezintă fenomenul de schimbare bruscă a direcţiei de propagare a undelor mecanice atunci când trec prin suprafaţa de separare dintre două medii.

Legile refracţiei Raza incidentă, raza refractată şi normala la suprafaţa de separaţie în punctul de incidenţă se găsesc în acelaşi plan.

Legea lui Snell-Decartes: n1 sin i = n2 sin r

n1 – indicele de refracţie al mediului 1

n2 – indicele de refracţie al mediului 2 v1 – viteza de propagare în mediului 1

v2 – viteza de propagare în mediului 2

n = v1 / v2 = n1 / n2

Definiţia refracţiei

Pentru a se obţine reflexia totală, este necesar ca unghiul de incidenţă să fie mai mare sau egal cu unghiul de incidenţă limită:

i ≥ ln1 sin l = n2 sin 90º => sin l = n2 / n1

indicele de refracţie absolut al mediului 1 în raport cu mediul 2

BABU PETRUT STEFAN SEBASTIAN

MILITARU CODRUT

MARCU SERGIU

PISICA ROBERT

SMARANDA

DOBRE MARINA ALEXANDRACLASA A XI-A C