Stojaté vlnenie - pružina - videodemonštrácie
Fyzikálne video-experimenty
Hlavná ponuka:
Stojaté vlnenie- pružina
Motivácia
Ako vzniká zvuk v hudobných nástrojoch, napr. v husliach? Pozri nasledujúci video-experiment, ktoré ti pomôže.Experiment
Video experimentu 
Použité pomôcky
- pružina na demonštráciu vlnenia
- stojan
Vysvetlenie
Stojaté vlnenie vzniká interferenciou dvoch koherentných vlnení postupujúcich proti sebe. Môže vzniknúť skladaním dvoch priečnych alebo dvoch pozdĺžnych vlnení. Pri stojatom vlnení častice kmitajú s rovnakou fázou ale s rôznou amplitúdou, pričom miesta s najväčšou výchylkou (amplitúdou) sa nazývajú kmitne a miesta s nulovou výchylkou uzly (častice v uzloch akoby stáli). Pozri aj aplet na vznik stojatého vlnenia.
Vzájomná vzdialenosť dvoch kmitní, resp. dvoch uzlov, je rovná polovici vlnovej dĺžky λ prislúchajúcej stojatému vlneniu. Polohy uzlov a kmitní sa v priestore nemenia a ich vzájomná vzdialenosť je λ /4. Stojaté vlnenie sa teda v priestore ani čase nepohybuje, a preto na rozdiel od iných druhov vlnenia sa pri stojatom vlnení energia priestorom neprenáša, ale dochádza iba k periodickej premene kinetickej energie na potenciálnu a naopak.
Na videu je možné pozorovať stojaté vlnenie na pružine. Keďže pružina je pevne ukotvená na oboch koncoch pomocou stojanov, vzniknuté stojaté vlnenie má na koncoch vždy uzol a pre vzdialenosť stojanov platí, že sa rovná celočíselnému násobku λ /2. V závislosti od frekvencie kmitania sa medzi stojanmi tvorí rôzny počet uzlov. Frekvencie, pri ktorých sa tvorí stojaté vlnenie sa nazývajú vlastné frekvencie, pričom frekvencia, pri ktorej sa vytvorí len jedna polvlna sa nazýva základná frekvencia. Ostatné frekvencie sú celočíselnými násobkami základnej a nazývajú sa vyššie harmonické frekvencie.
V prípade huslí zvuk vzniká rovnako. Pri rozochvení struny, upevnenej na oboch koncoch, sa ňou začne šíriť vlnenie. Dochádza k vzniku stojatého vlnenia s príslušnou frekvenciou. Základný tón vznikne pri stojatej vlne s jednou kmitňou uprostred, pri tzv. prvej harmonickej frekvencií. Druhý, ak stojaté vlnenie má dve kmitne. Pozri aj aplet na, ktorom môžeš nastaviť jednotlivé harmonické frekvencie, pri ktorých vznikne stojaté vlnenie.
Otázky
- Vysvetlite princíp, ktorým sa mení výška tónu pri hre na gitare.
- Ak si zo slamky vyrobíme trúbku, tak že jeden jej koniec šikmo zrežeme a trochu požujeme, môžeme cez tento koniec fúkať, slamka začne trúbiť. Vysvetlite, prečo počujeme rôznu výšku tónov, keď slamku postupne skracujeme. Budeme počuť vyššie alebo nižšie tóny pri skrátení slamky?
Ak nevieš odpovedať na otázky, pozri si ešte raz video a vysvetlenie.
Použité zdroje:
obrázok huslí zdroj: http://obrazky.4ever.sk/umenie/hudba/husle-197225