1. Charakterystyka ruchu drgającego

Ruchem drgającym nazywa się polegający na przemieszczaniu się punktu materialnego tam i z powrotem w takiej samej jednostce czasu. Drgania te odbywają się po tej samej drodze.

Ruchy drgające, inaczej oscylacyjne lub periodyczne występują powszechnie w przyrodzie. Chociażby drgania cząsteczek powietrza przy rozchodzeniu się dźwięku to właśnie ruch periodyczny.

Wielkością opisującą ruch drgający jest okres ruchu. Jest to czas, po upływie którego ruch zaczyna się powtarzać.

Liczba drgań cząstki przypadająca na dany przedział czasu to częstość drgań. Częstość wiąże się z okresem ruchu T zależnością:

Częstość wyraża się w hercach Hz.

Podczas drgań cząstka wychyla się z położenia równowagi na pewną odległość. Dystans ten w każdym momencie ruchu nazywa się przemieszczeniem cząstki.

Maksymalne wychylenie z położenia równowagi, czyli z punktu, w którym na cząstkę nie działa siła wypadkowa to amplituda drgań.

2. Charakterystyka fal mechanicznych

Fale mechaniczne są rodzajem fal, które do rozchodzenia się potrzebują ośrodka materialnego. Ich ruch polega na przemieszczaniu się drgań cząstek ośrodka.

Jeśli te drgania odbywają się w kierunku propagacji fali to są to fale podłużne. Natomiast jeśli kierunek drgań i kierunek ruchu fali są prostopadłe to falę taka nazywa się poprzeczną.

Dla dowolnej fali okresowej można wyodrębnić takie powierzchnie, których wszystkie punkty drgają z taka samą fazą. Nazywa się je czołami fali bądź powierzchniami falowymi.

Powierzchnie te mogą mieć różne kształty. Można np. wyróżnić fale płaską, która rozchodzi się tylko w jednym kierunku. Jej powierzchnie falowe są płaszczyznami.

Innym rodzajem fali jest fala kulista. Rozchodzi się ona we wszystkich kierunkach, a czoła fali mają kształt kuli.

Przykładem fal mechanicznych są fale dźwiękowe. Należą one do przedziału częstotliwości 20 - 20000Hz.

Prędkość rozchodzenia się tych fal zależy od rodzaju ośrodka. W powietrzu wynosi ona 330 m/s, ale już w wodzie wzrasta do 1450 m/s.

Jedną z cech charakteryzującą dźwięk jest jego natężenie. Jest to ilość energii padającej na daną powierzchnię w określonej jednostce czasu. Natężenie decyduje o subiektywnej cesze dźwięku, jaką jest głośność.

Fala natrafiając na granicę dwóch ośrodków ulega odbiciu. Zmienia się kierunek rozchodzenia się fali w stosunku do fali padającej.

Fala natrafiając na przeszkodę może się na niej uginać czyli ulegać dyfrakcji.

Fale mogą się również wzajemnie nakładać. Takie zjawisko nazywa się interferencją fal.

W takim obrazie interferencyjnym można wyróżnić miejsca, w których fale się wzmacniają jak również punkty, w których dochodzi do wzajemnego osłabienia fal.