MECHANIKAI HULLÁMOK

1. MECHANIKAIHULLÁMOK http://www.youtube.com/watch?v=fKICniw0DPM http://www.youtube.com/watch?v=2uk6GpgtFjQ http://www.youtube.com/watch?v=7nS_aR8XX_U http://phet.colorado.edu/hu/simulations/category/physics/sound-and-waves http://www.falstad.com/barwaves/ http://www.youtube.com/watch?v=inA-36YRV0Y Készítette: Porkoláb Tamás

2. HULLÁMOK KIALAKULÁSA Hullámforrás: egy rezgő test. Ha ez a rezgés megszűnik, vele együtt a hullám is. Hullám: a rezgési állapot tovaterjedése a térben. Készítette: Porkoláb Tamás

3. HULLÁMOK TERJEDÉSE Hullám terjedése: a közeg részecskéinek csatolt rezgése által. Minél szorosabb a csatolás, annál gyorsabban terjed a hullám. A közeg részecskéi rezgő mozgást végeznek egy nyugvó egyensúlyi pont körül. Készítette: Porkoláb Tamás

4. HULLÁMOK JELLEMZŐI Hullámfront: a közegben azonos fázisban rezgő pontjait összekötő görbe Frekvencia (f) : megmutatja, hogy a közeg részecskéi hány teljes rezgést tesznek meg 1 s alatt Periódusidő (T) : megmutatja, hogy a közeg részecskéi hány s alatt tesznek meg egy teljes rezgést Amplitúdó (A) : megmutatja, hogy a közeg részecskéinek mekkora a maximális kitérése Készítette: Porkoláb Tamás

5. HULLÁMOK JELLEMZŐI Hullámhossz (λ) : két szomszédos, azonos fázisú hely távolsága a terjedési irány mentén Készítette: Porkoláb Tamás

6. HULLÁMOK JELLEMZŐI Terjedési sebesség (c) : a rezgési állapot terjedésének sebessége, másképpen a hullámfront sebessége. Az előzők alapján T idő alatt λ utat tesz meg, így : Készítette: Porkoláb Tamás

7. HULLÁMOK TÍPUSAI http://www.mta.ca/faculty/science/physics/suren/Lwave/Lwave01.html Készítette: Porkoláb Tamás

8. HULLÁMOKKÉT KÖZEG HATÁRÁN Egy hullám két közeg határára érkezve részben visszaverődik, részben pedig megtörik. A hullámok sebessége függ a közegtől. Hullámtanilag sűrűbb: amelyben a hullámok lassabban terjednek. Hullámtanilag ritkább: amelyben a hullámok gyorsabban terjednek. A hullámok rezgésszáma független a közegtől.

9. HULLÁMOK VISSZAVERŐDÉSE (REFLEXIÓ) Rögzített végről : http://www.youtube.com/watch?v=LTWHxZ6Jvjs Szabad végről : http://www.youtube.com/watch?v=aVCqq5AkePI Készítette: Porkoláb Tamás

10. HULLÁMOK VISSZAVERŐDÉSE (REFLEXIÓ) A visszaverődés törvénye: Térbeli hullámok esetén a beeső sugár, a beesési merőleges és a visszavert sugár egy síkban van. A beesési szög és a visszaverődési szög egyenlő nagyságú. http://www.youtube.com/watch?v=r0088hYFuws&feature=related Készítette: Porkoláb Tamás

11. HULLÁMOK TÖRÉSE(REFRAKCIÓ) Készítette: Porkoláb Tamás

12. TSUNAMI A tsunami hullámainak amplitúdója a nyílt tengeren néhány dm, hullámhosszuk pedig 2-300 km. A hullámok periódusideje 5 perctől 1 óráig terjedhet. Mekkora a terjedési sebessége? A legmagasabb bizonyított szökőár meghaladta az 500 méteres magasságot egy alaszkai fjordban http://www.youtube.com/watch?v=TRDpTEjumdo http://www.youtube.com/watch?v=5-zfCBCq-8I Készítette: Porkoláb Tamás

13. HULLÁMOK INTERFERENCIÁJA http://phet.colorado.edu/hu/simulation/wave-interference Készítette: Porkoláb Tamás

14. HULLÁMOK INTERFERENCIÁJA • két különböző forrásból származó hullám esetén jön létre • csak azonos frekvenciájú hullámok esetén jön létre interferencia • erősítés feltétele: azonos fázisban találkozzanak • gyengítés feltétele: ellentétes fázisban találkozzanak Készítette: Porkoláb Tamás

15. ÁLLÓHULLÁMOK http://www.walter-fendt.de/ph14hu/stwaverefl_hu.htm Az állóhullámok a közeg két határa közt jönnek létre. Az eredetileg keltett hullám interferál a közeg határáról visszaverődött hullámmal. Csak akkor jön létre az állóhullám, ha a hullámhossz megfelel bizonyos feltételeknek. Készítette: Porkoláb Tamás

16. ÁLLÓHULLÁMOK http://www.youtube.com/watch?v=rf3rfTMvyHQ&feature=related http://www.youtube.com/watch?v=s9GBf8y0lY0 http://www.youtube.com/watch?v=YedgubRZva8 http://www.youtube.com/watch?v=Bxnb6PnWENE&feature=PlayList&p=1F9B1E6C46541CD9&index=34 http://www.youtube.com/watch?v=Qf0t4qIVWF4 Készítette: Porkoláb Tamás

17. ÁLLÓHULLÁMOK Rögzített végnél mindig csomópont van. Szabad végnél mindig duzzadóhely van. Lehetséges hullámhosszok: • rögzített-rögzített vég: • rögzített-szabad vég: • szabad-szabad vég: Készítette: Porkoláb Tamás

18. ÁLLÓHULLÁMOK Húros hangszerek: mindkét végén rögzített húrokon alakul ki állóhullám. A hangszer teste is rezgésbe jön, és felerősíti a rezgő húr hangját. Fúvós hangszerek: az állóhullámok a hangszerben lévő levegőoszlopban alakulnak ki. E levegőoszlop hosszának változtatásával képezhetők a különböző magasságú hangok. A hangszer teste erősíti fel a hangokat. A hangszínt a kialakuló felharmónikusok határozzák meg.

19. HULLÁMOK ELHAJLÁSA(DIFFRAKCIÓ) http://www.youtube.com/watch?v=p6A0bzlm0YA&feature=PlayList&p=1DAE4EE72FD76EF0&playnext=1&playnext_from=PL&index=5 http://www.youtube.com/watch?v=4EDr2YY9lyA&feature=related Készítette: Porkoláb Tamás

20. HULLÁMOK POLARIZÁCIÓJA • csak transzverzális hullámok polarizálhatók • ha a rezgés egyetlen síkban zajlik le, akkor síkban poláros hullámról beszélünk. Készítette: Porkoláb Tamás

21. ADOPPLER-EFFEKTUS http://www.walter-fendt.de/ph14hu/dopplereff_hu.htm http://www.youtube.com/watch?v=-Zu5SGllmwc http://www.colorado.edu/physics/2000/applets/doppler2.html http://www.walter-fendt.de/ph14d/doppler.htm http://www.youtube.com/watch?v=1nwnVNSROl0 http://www.youtube.com/watch?v=a3RfULw7aAY&feature=PlayList&p=1DAE4EE72FD76EF0&index=11 http://ressources.univ-lemans.fr/AccesLibre/UM/Pedago/physique/02/meca/doppler.html Készítette: Porkoláb Tamás

22. ADOPPLER-EFFEKTUS Egy megfigyelő által észlelt hullám frekvenciája megváltozik, ha a megfigyelő és a hullám forrása mozognak egymáshoz képest. Ha közelednek, nagyobb frekvencián, ha távolodnak, alacsonyabb frekvencián érzékeli a hullámot. Pl: vízen motorcsónakkal haladva a hullámok előtte sűrűbbek, mögötte ritkábbak Alkalmazása: Kardiológiában az erekben áramló vérről visszaverődő ultrahang Doppler-effektust szenved el, ez alapján következtetnek az erek állapotára.

23. AHANG Az emberi kommunikáció egyik legfontosabb eleme. Nélküle nem érthetünk meg bonyolult, elvont fogalmakat. A közlendőnk részletes, kifinomult kifejezésében nélkülözhetetlen szerepet játszik.

24. AHANG A zene életünk meghatározó része. Olyan tartalmakat tud közvetíteni elvont formában, amelyek nem jeleníthetők meg képekben, és betűkkel sem. Nagyon fontos kifejezőeszköze egy művész, egy előadó gondolatainak.

25. A HANG FONTOSABB TULAJDONSÁGAI • longitudinális hullám • a levegőben ez nyomásingadozásokat jelent • minden anyagi közegben tovaterjed • sebessége levegőben 15oC-on kb. 340

26. HANGMAGASSÁG http://onlinetonegenerator.com/ https://www.youtube.com/watch?v=4G60hM1W_mk • a hang magasságát a rezgésszáma határozza meg • az emberi fül számára hallható hangok a 20 Hz-16000 Hz frekvenciájú tartományba esnek • a 20 Hz-nél kisebb rezgésszámú hangok az infrahangok: a bálnák infrahangok segítségével „beszélgetnek” több száz km távolságból • a 20000 Hz-nél nagyobb frekvenciájúak pedig az ultrahangok: a kutya, a macska, a csimpánz és a denevér az ultrahangokat is érzékelik

27. HANGMAGASSÁG http://onlinetonegenerator.com/ • a közönséges emberi hang frekvenciája 200-300 Hz • a normál a hang rezgésszáma 440 Hz • az emberi fül legérzékenyebb a 3000 Hz frekvenciájú hangra • az életkorral csökken az emberi fül érzékenysége • Mekkora a hullámhossza a normál a hangnak levegőben?

28. HANGERŐSSÉG http://onlinetonegenerator.com/ • a hang erőségét az amplitúdó határozza meg, mértékegysége a dB • az emberi fül testünk nyomásra legérzékenyebb szerve: a normál légnyomás 10 milliárdod részényi nyomásváltozást is érzékelni tud • A 90 dB-es tartós zajszint halláskárosodással jár. Amennyiben a hangerő meghaladja a „fájdalomküszöb” értékét (120 dB), már egyszeri zajártalom is dobhártyarepedéssel és visszafordíthatatlan halláskárosodással járhat. A diszkózene néha eléri a 130 dB-es értéket is.

29. A HANG VISSZAVERŐDÉSE Az emberi fül a 0,1 s-nál sűrűbben érkező hangeffektusokat nem tudja megkülönböztetni. Így ahhoz, hogy visszhangot halljunk, az eredeti és a visszhang észlelése közt legalább 0,1 s-nak kell eltelnie. Milyen messze állhatunk legfeljebb egy faltól, hogyha egyet tapsolunk, akkor az onnan visszaverődő hangot meg tudjuk különböztetni az eredetitől?

30. A HANG VISSZAVERŐDÉSE A hang visszaverődését használják fel a geológusok is a talajrétegek vizsgálatára. Földbe fúrt lyukakban végzett robbantások hangjának a visszaverődéséből vonnak le következtetéseket. A hangverseny- vagy előadótermekben kifejezetten zavaró, ha a hang még sokáig zeng. Ezért olyan anyagokkal borítják a falakat, amelyek elnyelik a hangot.

31. HANGROBBANÁS(sonic boom) http://www.youtube.com/watch?v=-d9A2oq1N38&feature=PlayList&p=90C72741F4C65811&index=9&playnext=4&playnext_from=PL http://indavideo.hu/video/Hangrobbanas_4 http://gini.hu/gini-bejegyzesek/hangsebesseg-es-az-ostor http://sulifizika.elte.hu/html/sub_hangrobbanas.html Készítette: Porkoláb Tamás

32. HANGROBBANÁS(sonic boom) Készítette: Porkoláb Tamás

33. AZ ULTRAHANG A 20000 Hz-nél nagyobb frekvenciájú hangok előállítására elsősorban piezzo-elektromos kristályokat (pl. kvarc) használnak, illetve a magnetostrikció jelenségét alkalmazzák. Az ilyen nagy rezgésszámú hullámokban a közeg részecskéi óriási sebességekre tesznek szert. Ha pl. az amplitudó 2 cm és a frekvencia 20 kHz, akkor ez kb. 2500 . Így az ultrahangok energiája is jóval nagyobb a közönséges hanghullámoknál. Egy ágyúdörgés hangteljesítménye pl. 0,001 W, egy közönséges ultrahangé pedig 10 W könnyedén lehet.

34. AZ ULTRAHANG ALKALMAZÁSAI http://www.youtube.com/watch?v=UjxG6faTiks A várandós kismamák hasában ultrahanggal vizsgálják magzatot. A 3D-s és 4D-s ultrahang 3 illetve 4 forrás és detektor segítségével készül. Az ultrahangos párásító membránja nagy sebességre gyorsítja fel a vízmolekulákat, amelyek kiszakadnak a vízből.

35. AZ ULTRAHANG ALKALMAZÁSAI Fontos eszköz pl. a hajózásban a vízmélység megállapítására. Itt a visszavert hullám sebességéből és az eltelt időből számítják ki az utat. A vakok számára olyan szemüveget készítettek, amely ultrahangokat bocsát ki és a tárgyakról visszavert hullámokat is érzékeli. A tárgyak távolságának függvényében mélyebb vagy magasabb hangon jelez a hallható hangok tartományában.

36. AZ ULTRAHANG ALKALMAZÁSAI A denevérek is hasonló-képpen tájékozódnak, csak ők nem alakítják át az ultrahangokat hallható hul-lámokká. Anyagok(pl. fém, beton) vizsgálatára is alkalmas az ultrahang, hiszen az anyagban lévő üregekről, hibákról visszaverődik és ezt detektorokkal érzékelni lehet.

37. AZ ULTRAHANG ALKALMAZÁSAI Folyadékok gáztalanítására is felhasználható. ugyanis nagy frekvenciája miatt a folyadékrészecskék óriási gyorsulásra tesznek szert és így szétszakadva, köztük üregek jönnek létre. A gázok beáramlanak ezekbe, egyre nagyobb buborékká nőve, majd felszállnak a felszínre. Folyadékok egyenletes elkeverésére is használatos, mert hatására azok finom eloszlású emulziót képeznek és sokkal jobban keverednek egymással.

38. AZ ULTRAHANG ALKALMAZÁSAI Gázok tisztítására és repülőterek ködmentesítésére is alkalmas, mert hatására a levegő apró szemcséi nagyobb halmazokká állnak össze és kicsapódnak. Ugyanezen elven teszik láthatóvá nagyobb hajók esetén a hajó előtti pár száz méteres részt ködös időben.

39. AZ ULTRAHANG ALKALMAZÁSAI Az alumínium forrasztásakor is ultrahangokat használnak, mert hatásukra a keletkező oxidréteg ill. egyéb szennyeződés leválik.

40. AZ ULTRAHANG ALKALMAZÁSAI Varrni is lehet ultrahanggal tű helyett, ugyanis hatására az anyagok úgy összegubancolódnak, hogy ez a cérnánál is erősebb kötést jelent. Ugyanígy helyettesíthető a papírragasztó ultrahanggal, vagy a hegesztőpáka fémek esetén. Az ultrahangos hegesztők, 20 kHz és 35 kHz üzemi frekvenciával dolgoznak.

41. AZ ULTRAHANG ALKALMAZÁSAI Biológiai hatásai közé tartozik pl., hogy mikroorganizmusokat képes elpusztítani. Így felhasználják élelmiszerek, háztartási eszközök sterilizálására is.

42. AZ ULTRAHANG ALKALMAZÁSAI A gyógyászatban reumatikus betegségek kezelésére is használják. Ezenkívül testünk belső részeinek feltérképezésére. Az ultrahangok által előállított hő mélyen belehatol a szövetbe, hogy meglazítsa a bőrt és az izmokat, egyidejűleg a finom masszázs javítja a vér és a nyirok keringését, a metabolizmust és a cellák regenerálódását.

43. AZ ULTRAHANG ALKALMAZÁSAI Az ultrahangkezelést testen kiválóan alkalmas a narancsbőr enyhébb, ill. súlyosabb tüneteinek kezelésére, a bőr alatt lerakódott zsírpárnák csökkentésére, hegek, ill. a szülés utáni nyúlási csíkok, un. striák halványítására.

44. AZ ULTRAHANG ALKALMAZÁSAI Japánban igen sok háztartásban van aranyhal. A földrengéseket ugyanis infrahangok kibocsátása előzi meg, amelyeket az aranyhalak jól érzékelnek és hatásukra menekülni kezdenek. Ezt a lakók észreveszik és még idejében elmenekülhetnek.