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