Kmitavý pohyb
Mechanický oscilátor je zařízení, které bez vnějšího působení kmitá (pružina, kyvadlo).
Trajektorie kmitavého pohybu může být přímočará i křivočará.
Obr. 1: Příklady mechanických oscilátorů:
a) těleso zavěšené na pružině; Video_1
b) pravítko na hraně stolu
c) nepokoj - setrvačka; Video_2
d) kyvadlo; Video_3
e) kulička na „U“ rampě
f) kapalina v „U“ trubici
Časový diagram zobrazuje závislost okamžité polohy na čase.
Obr. 2: Časový diagram polohy y na čase t a výsledné síly F na čase t.
Kmitavý pohyb je pohyb nerovnoměrný.
Kmit je část kmitavého pohybu; těleso se po uplynutí určité doby (periody T) dostává do stejné polohy.
Kyv je polovina kmitu.
Perioda T je doba kmitu T. [T] = s
Frekvence (kmitočet) je počet kmitů za jednu sekundu. …[f] = s-1 = Hz…hertz; větší jednotky: kHz, MHz, GHz
Historická poznámka: Heinrich Rudolf Hertz
Měření M.1 → Mechanický oscilátor
Úlohy (vhodné i pro ZŠ):
1. Změřte počet tepů svého srdce za minutu a určete periodu a frekvenci srdeční činnosti.
2. Určete měřením pomocí stopek periodu a frekvenci pružinového oscilátoru:
a) na videu 1 Video_1 b) na videu 2 Video_2 c) na videu 3 Video_3
3. Pomocí předpon pro násobky a díly jednotek času a frekvence vyjádřete periody a frekvence dějů v tabulce:
4. Mechanický oscilátor vykonal za minutu 300 kmitů. Určete periodu a frekvenci kmitání.
5. Nejvyšší tóny, které lze vnímat sluchem, mají frekvenci 16 kHz. Určete periodu tohoto kmitání.
6. Určete frekvenci kmitání křídel vosy (zvuk v příloze).
Přílohy
Video
Těleso (0,5 kg) na pružině
Video
Těleso (0,25 kg) na pružině
Video
Těleso (0,125 kg) na pružině
Historie
Obr. 3: Heinrich Rudolf Hertz
Heinrich Rudolf Hertz (22. února 1857 Hamburk – 1. ledna 1894 Bonn) byl německý fyzik, který experimentálně ověřil Maxwellovy a Faradayovy teoretické předpoklady o šíření elektromagnetických vln, a tím odstartoval cestu k vývoji bezdrátového spojení. Je po něm pojmenována jednotka pro frekvenci – Hz.
Byl synem advokáta a senátora Gustava Ferdinanda Hertze. Mládí prožil v Hamburku. Po nástupu na místní techniku se rozhodl věnovat fyzice, a proto pokračoval ve studiích v Mnichově a Berlíně. V Berlíně byl žákem profesorů Kirchhoffa a Helmholtze. V roce 1880 získal doktorát a na tři roky se stal Helmholtzovým asistentem. Poté nastoupil jako docent fyziky v Kielu a v roce 1885 jako řádný profesor v Karlsruhe. V roce 1889 se stal v Bonnu nástupcem slavného R.Clausia. Tam také působil po zbytek svého života.
Jeho nejslavnějším pokusem byl praktický důkaz šíření elektromagnetických vln z roku 1887. Přestože jejich šíření předpověděl Maxwell už v roce 1872, nebylo do té doby experimentálně prokázáno.
Hertzova aparatura se skládala z obřího induktoru s jiskřištěm v jednom rohu místnosti a oscilátoru (dvou kovových koulí vzájemně vzdálených jen pětinu milimetru s připojeným kusem drátu coby anténou) ve druhém rohu. Po spuštění induktoru se objevily jiskry i na druhé aparatuře. Tím byl poprvé dokázán přenos elektromagnetických vln bez použití vodičů. Hertz dále dokázal i možnost nové vlny odrážet se a lámat, a tím prokázal, že mají stejný charakter jako světlo. Dalšími pokusy objevil fotoelektrický jev a katodové paprsky.
Sám své objevy považoval za akademickou záležitost, ale jeho pokračovatelé je postupně dovedli až do podoby dnešních sdělovacích prostředků.
Kromě elektřiny se zabýval i pružností, pevností a fluorescencí látek.
Ve třicátých letech 20. století byly jeho spisy v Německu veřejně páleny kvůli židovskému původu jeho otce.
