Stojaté pozdĺžne vlnenie

Táto HTML5-App zobrazuje stojaté (pozdĺžne) vlnenie na príklade vlastného kmitania vzduchového stĺpca v trubici. Je to znázornené vlastným kmitaním molekúl vzduchu (modré body). Pochopitelne v skutočnosti sú tieto častice mnohonásobne menšie a celý pohyb je podstatne rýchlejší.

Na hornom z oboch diagramov je zobrazovaná veľkosť okamžitej výchylky Δx (vzhľadom ku strednej polohe) v závislosti na mieste x v trubici. Miesta, kde sa častice nepohybujú tzv. uzly sú okamžité výchylky na obrázku označené „U”. Naopak miesta, kde častice oscilujú s maximálnou výchylkou tzv. kmitne sú okamžité výchylky označené písmenom „K”. Všimnime si, že na otvorenom konci trubice sa vždy vytvorí kmitňa, na uzavretom konci naopak uzol!

Druhý diagram zobrazuje okamžitú výchylku hodnoty tlaku Δp od jeho strednej hodnoty opäť v závislosti na súradnici x v trubici. Miesta, kde je táto zmena tlaku najväčšia sú opäť označené ako kmitne tlaku „K”. Naopak miesta, kde sa tlak drží stále na rovnakej hodnote sú uzly tlaku „U”. Všimnite si, ako kmitni na hornom diagrame zodpovedá uzol na dolnom (a naopak).

Tři prepínače umožňujú zvoliť medzi obojstranne otvorenou, jednostranne uzavretou a celkom uzavretou trubicou. Tlačidlá „Vyšší mód” a „Nižší mód” zmenšujú a zväčšujú módy kmitania. Teda frekvencie sa vždy zvýšia/snížia na takú najbližšiu hodnotu, aby sa opäť na koncoch vytvoril požadovaný uzol/kmitňa. Nastavenie umožňuje základnú frekvenciu a prvých päť vyšších harmonických.

V textovom poli možno meniť dĺžku trubice. Po zadaní dĺžky trubice (a potvrdení klávesou „Enter”) animácia spočíta príslušnú vlnovú dĺžku a zodpovedajúcu frekvenciu. Rýchlosť zvuku uvažujeme 343,5 m/s, čo je hodnota pre teplotu 20 °C. Pochopiteľne je vo výpočte zanedbaný vliv priemeru trubice.

Pozn.:
Ak kliknete ľavým tlačidlom myši na časticu vnútri trubice, môžete podrobnejšie sledovať kmitanie danej častice okolo jej rovnovážnej polohy.
Tento prohlížeč nepodporuje HTML5 Canvas!