OSCILATORNO KRETANJE
Neizmenično kretanje tela po istoj putanji oko ravnotežnog položaja pod uticajem neke sile naziva se oscilatorno kretanje.
Primer oscilatornog kretanja je matematičko klatno, telo prikačeno za oprugu, metron i dr.
Primer tela zakačenog za oprugu
Sa slike
x – elongacija
x0 – amplituda
Elongacija je bilo koje rastojanje od ravnotežnog položaja.
Amplituda je najveća vrednost eleongacije.
Period oscilovanja (T) je vreme za koje se izvrši jedna cela oscilacija.
T = t / n
gde je:
T – period oscilovanja (s)
t – ukupno vreme oscilovanja
n – broj oscilacija
Frekvencija (učestalost) oscilovanja (ν) je broj oscilovanja u jedinici vremena.
ν = 1 / T (Hz) herca
MATEMATIČKO KLATNO
Telo obešeno o neistegljiv konac zanemarljive mase koje može da osciluje u vertikalnoj ravni pod uticajem Zemljivne teže naziva se matematičko klatno.
l – dužina klatna – računa se od tačke vešenja do sredine kuglice.
Period oscilovanja matematičkog klatna T zavisi samo od dužine matematičkog klatna l i ubrzanja Zemljine teže g.
Pitanje:
1. Da li period oscilovanja zavisi od mase kuglice?
Odgovor: Ne
2. Da li period oscilovanja zavisi od amplitude?
Odgovor: Ne
Zadatak 1.
Za vreme od 2 min telo izvrši 240 oscilacija. Kolika je frekvencija posmatranog tela?
t=2min=120 s
n=240
__________
ν=?
ν = 1 / T , T = t / n
T = t / n=120 s / 240 =0,5s
ν = 1 / T=1/0,5 s=2 (1/s)=2 (Hz)
Frekvencija posmatranog tela je 2 Hz.
Zadatak 2.
Koliki je period oscilovanja i frekvencija matematičkog klatna dužine 196 cm?
l=196 cm = 1,96 m
_____________
T = 1,28 s
ν = 1 / T
ν = 1 / T=1/1,28 s=0,36 Hz
Period oscilovanja je 1,28 s, a frekvencija je 0,36 Hz.
PERIOD OSCILOVANJA TELA OKČENOG O OPRUGU
m – masa (kg)
k – konstanta opruge (kg/s2)
ZAKON ODRŽANJA MEHANIČKE ENERGIJE PRI OSCILOVANJU TELA
Do sada smo učilli dva vida energije:
– potencijalna energija Ep=mgh
– kinetička energija Ek=mv2/2
Kinetička energija je najveća kada telo prolazi kroz ravnotežni položaj, zato što je tad i brzina najveća, a najmanja je u najudaljenijim takčama zato što je tad brzina jednaka nuli.
Potencijalna energija je najveća u najudaljenijim tačkama od ravnotežnog položaja, a najmanja je u ravnotežnom položaju zato što je tad rastojanje od ravnotežnog položaja jednako nuli.
U svakom trenutku ukupna energija je konstantna.
E=Ek+Ep=const.
TALASNO KRETANJE
Kada bacimo kamen u vodu on će je zatalasati. Stvorice se talasi kao na slici.
Pune linije predpostavljaju ispupčene delove talasa, a isprekidane udubljene linije talasa. U sledećem trenutku one će se zameniti.
Ako isečemo jednu liniju površine vode dobićemo u jednom trenutku sledeću sliku
Posmatrajmo jednu česticu površine vode.
Čestica osciluje oko ravnotežnog položaja.
Zamislimo da plutamo na moru ili smo u čamcu koji stoji, primetićemo da se stalno krećemo dole gore. Ne pomeramo se iz jedne tačke ni levo ni desno, vec plutamo gore dole.
Da bi talas postojao potrebno je da postoji izvor talasa i sredina kroz koju se talas prostire. Pri oscilovanju ne prenose se čestice kroz sredinu, već se prenosi talas.
Proces prenošenja oscilatornog kretanja od jedne čestice na drugu česticu date sredine, nazivamo talasno kretanje.
PODELA TALASA
Prema načinu širenja talasa:
- linijski talasi – kada se kretanje talasa posmatra samo duž jednog pravca (kada izazivemo oscilovanje žice na gitari)
- površinski talas – kada se talas širi po nekoj površini (talasi na površini vode)
- zapreminski talas – kada se talas širi kroz prostor (zvuk)
U zavisnosti od pravca oscilovanja čestica u odnosu na pravac kretanja čestice razlikujemo:
- transvezalni (poprečni) talas (oscilovanje kanapa)
- longitudinalni (uzdužni) talas (oscilovanje opruge)
TRANSVEZALNI TALAS
LONGITUDINALNI TALAS
TALASNA DUŽINA I PERIOD OSCILOVANJA
Rastojanje između dva brega kod talasa na vodi predstavlja talasnu dužinu. Talasnu dužinu obeležavamo sa λ (lamda). Jedinica za talasnu dužinu je metar.
Ako bi izmerili vreme izmedju nailaska dva susedna brega talasa, dobili bi veličinu koja se naziva periodtalasa i označava sa T. Jedinica za T je s.
Talasna dužina je rastojanje koje pređe talas za vreme dok data čestica izvrši jednu oscilaciju (period oscilovanja).
BRZINA PROSTIRANJA TALASA
υ=λ/T=λ*ν
Brzina kretanja talasa jednaka je proizvodu talasne dužina i frekvencije oscilovanja.
Brzina kretanja je brzina prostiranja talasa. To nije isto kao i brzina oscilovanja čestice.
ZVUK
Zvuk je longitudinalni zapreminski mehanički talas koji naš čulni organ može da detektuje, a to je talas čija je frekvencija u intervalu od 16 Hz do 20 000 Hz. Niža frekvencija od 16 Hz je infrazvuk, a viša od 20 000 Hz je ultrazvuk.
Da bi zvuk postojao neophodno je da postoji izvor i prostor kroz koji se prostire. Telo koje svojim oscilovanjem proizvodi zvučne talase naziva se zvučni izvor. Zvuk se širi kroz sva tri agregatna stanja. Primer: Iz prostorije se širi kroz vazduh i zidove. Čujemo ribe u moru, a i ribe čuju nas. Kad zaronimo u vodi mi čujemo glasove.
U vakuumu se ne prostire zvuk.
Brzina zvuka zavisi od sredine koja ga proenosi. U vazduhu je oko 300 m/s. (zavisi od pritiska, temperature, vlažnosti….)
Oblast fizika koja se bavi proučavanjem zvuka naziva se akustika.
Pogledajte da li je moguće razbiti čašu zvukom.
ZVUČNA REZONANCIJA I REZONATORI
Primer kad klavir zasvira dok neko pored njega peva. To objašnjavamo zvučnom rezonancijom.
Zvučni talasi izazivaju oscilovanje bliskih tela koja imaju istu vrekvenciju oscilovanja kao i zvučni izvor, pa na taj način i sami postaju zvučni izvor.
Tela na koja se prenosi oscilovanje nazivaju se rezonatori. Primer rezonatora su klavir, violina, kutija zvučne viljuške…..
Primer dva zvučne viljuške.
FIZIČARENJE 