Stojaté podélné vlnění

Tato HTML5-App zobrazuje stojaté (podélné) vlnění na příkladě vlastního kmitání vzduchového sloupce v trubici. Je to znázorněno vlastním kmitáním molekul vzduchu (modré body). Pochopitelně ve skutečnosti jsou tyto částice mnohonásobně menší a celý pohyb je podstatně rychlejší.

Na horním z obou diagramů je zobrazována velikost okamžité výchylky Δx (vzhledem ke střední poloze) v závislosti na místě x v trubici. Místa, kde se částice nepohybují tzv. uzly okamžité výchylky jsou v obrázku označeny „U”. Naopak místa, kde částice oscilují s maximální výchylkou tzv. kmitny okamžité výchylky jsou označeny písmenem „K”. Všimněme si, že na otevřeném konci trubice se vždy vytvoří kmitna, na uzavřeném konci naopak uzel!

Druhý diagram zobrazuje okamžitou výchylku hodnoty tlaku Δp od jeho střední hodnoty opět v závislosti na souřadnici x v trubici. Mista, kde je tato změna tlaku největší jsou opět označeny jako kmitny tlaku „K”. Naopak místa, kde se tlak drží stále na stejné hodnotě jsou uzly tlaku „U”. Všimněte si, jak kmitně na horním diagramu odpovídá uzel na dolním (a naopak).

Tři přepínače umožňují zvolit mezi oboustranně otevřenou, jednostranně uzavřenou a zcela uzavřenou trubicí. Tlačítka „Vyšší mód” a „Nižší mód” zmenšují a zvětšují módy kmitání. Tedy frekvence se vždy zvýší/sníží na takovou nejbližší hodnotu, aby se opět na koncích vytvořil požadovaný uzel/kmitna. Nastavení umožňuje základní frekvenci a prvních pět vyšších harmonických.

V textovém poli lze měnit délku trubice. Po zadání délky trubice (a potvrzení klávesou „Enter”) aplet spočítá příslušnou vlnovou délku a odpovídající frekvenci. Rychlost zvuku uvažujeme 343,5 m/s, což je hodnota pro teplotu 20 °C. Pochopitelně je ve výpočtu zanedbán vliv průměru trubice.

Pozn.:
Pokud kliknete levým tlačítkem myši na částici uvnitř trubice, můžete podrobněji sledovat kmitání dané částice okolo její rovnovážné polohy.
Tento prohlížeč nepodporuje HTML5 Canvas!