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
ISI - 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
l i’
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