Matematické Fórum

Myslím, že představa, že jsou tam nějaké částice, celou věc jen zamlžuje. Navíc ten obrázek absolutně není v měřítku...a nezohledňuje fakt, že částice mají i svůj tepelný pohyb, nejspíš značně dynamičtější...

Já bych na částice zapoměl, prostě jsou tam místa z vyšším tlakem a místa s nižším tlakem. A analogicky místa s rychlým proudem vzduchu, a s nulovým proudem vzduchu.

Ta rovnice, která nám vlnění popisuje (vlnová rovnice) žádné částice neuvažuje. Uvažuje vzduch jako dokonale spojitý, a to co kmitá nejsou (podle téhle rovnice) atomy vzduchu, ale prostě tlak a tok. Tok jse samozřejmě přenos hmoty z jednoho místa do druhého. Ale i když je vzduchová hmota tvořena částicemi, je jich tam tolik, že se tím nemusíme zabývat a můžeme vzduch považovat za kontinuum.

Právě naopak, když bychom chtěli vyrobit tak vysoký tón, aby vlnová délka odpovídala vzdálenosti mezi částicemi, nebude se vzuchem už nejspíš šířit. Takže žádné částice, ale elementy toho kontinua - které je stlačitelné.

Dále do toho nejpíš ještě motáš Huyghensův princip - ale to je takový trochu kontroverzní fyzikální zákon. A podle mě to celou věc spíš zamlžuje než projasňuje. Tady ta představa, že "každý bod je zdrojem nového vlnění a všechny ty vlny od všech bodů se sečtou" - sice je to pravda, a lze to i matematicky dokázat, ale málokdo má reálnou představu o tom, jak sečíst všechny vlny pocházející od všech bodů v prostoru.

A vlnoplocha je tvořena body se stejnou "fází", nemusí to být nutně ty body, kde je tlak největší, můžou to být klidně i ty kde je nejmenší, nebo i cokoliv mezi tím. Vlnoplocha není zas tak úplně fyzikální pojem, spíš matematický.

Těch vlnoploch je nekonečně mnoho, jsou prostě na sobě. Asi jako vrstevnice na mapě. Vrstevnice jsou čáry spojující body o stejné výšce ... ale nikdo neříká, že musejí být od sebe 10m. Můžou být klidně 10um.

U vln se samozřejmě nabízí možnost kreslit vlnoplochy, které jsou od sebe vzdálené přesně vlnovou délku. Ale není to žádná nutnost...vlnoplochy jsou myšlené plochy.

Na tvém obrázku ale vlnoplochy nejsou vidět, jsou kolmé na rovinu obrázku, byly by to jen svislé čáry. Takže bod ve spodní části obrázku leží na stejné vlnoploše jako ten kolmo nad ním. A to samé dozadu a dopředu (směrem k nám a od nás). Abys viděl skutečné plochy, musel bys na to koukat trochu zešikma...

hustší oblasti - změna tlaku odpovídá změně té "hustoty" (tj počtu částic v jednotkovém objemu). Jen je třeba si uvědomit, že ty změny (tlaku či hustoty) jsou velmi malé, vzhledem k tomu konstantnímu tlaku (hustotě) kterou vzduch má. Jak už tu někdo zmínil, pro nás jsou zvuky to co je v rozsahu tlaků od mikropascalů do desítek pascalů ... zatímco tlak vzduchu je 100 kPa. Ve stejném poměru jsou i změny hustoty ke statické hustotě.

Jinak je to zhruba jak říkáš, jen je potřeba si uvědomit, že výška vlny (třeba na vodě) není úplně to samé co fáze. Protože u kruhových vln se amplituda zmenšuje, jak se vlny vzdalují z bodu, kde vznikly.  Fáze je (zhruba) poměr okamžité výchylky a té maximální, přesněji pak arcsin tohoto poměru. A ještě musíme vzít v úvahu, že arcsin není úplně jednoznačná funkce ... ale já myslím, že u sinusovky každý intuitivně chápe, co je fáze.