Kmitavý pohyb

Každé zařízení, které může volně (tzn. bez vnějšího působení) kmitat, nazýváme oscilátor. Mechanické oscilátory konají kmitavý pohyb. Dva nejjednodušší mechanické oscilátory jsou:

	Kyvadlo Vznikne např. zavěšením tělesa na pevné vlákno.Jedná se o nejjednodušší mechanický oscilátor, jehož kmitání způsobuje pohybová složka tíhové síly. Velký význam mělo v minulosti, kdy se jeho pomocí měřil čas. (Kyvadlo je hlavní částí kyvadlových hodin).
	Pružinový oscilátor K vytvoření stačí pružina na kterou zavěsíme závaží. Po natažení a uvolnění začne oscilátor kmitat. Trajektorie kmitavého pohybu je narozdíl od kyvadla přímočará. Trajektorií kmitavého pohybu těžiště tělesa je úsečka a těleso se periodicky pohybuje mezi jejími krajními body.

Kmitání oscilátoru nejlépe posoudíme podle jeho časového diagramu, na němž jsou znázorněny okamžité polohy kmitajícího tělesa v závislosti na čase. Časový diagram lze snadno vytvořit pomocí hrotu na konci ladičky, kterým rovnoměrně pohybujeme po začazené skleněné desce. Vznik časového diagramu je znázorněn na obr.1, stejnou situaci lze vymodelovat i pomocí programu Famulus .

Obr. 1: Vznik časového diagramu pružinového oscilátoru.

Pozorujeme, že vždy po určité době se oscilátor dostane do stejné polohy. Tuto periodicky se opakující část kmitavého pohybu nazýváme kmit. Kmity mechanického oscilátoru, ale i každého periodického děje charakterizují dvě veličiny:

1. Perioda nebo doba kmitu T, za kterou proběhne jeden kmit a oscilátor dospěje do stejného stavu jako v počátečním okamžiku.    2. Frekvence nebo kmitočet f, který je roven počtu kmitů za jednu sekundu. Je tedy převrácenou hodnotou periody:

Z obrázku 1 se zdá, že časovým diagramem pružinového oscilátoru je sinusoida. Takový průběh představuje nejjeddnodušší kmitavý pohyb vůbec a nazývá se jednoduchý kmitavý pohyb nebo harmonický pohyb. Harmonicky kmitá např. napětí elektrovodné sítě. Také chvění ladičky má harmonický průběh. Naproti tomu samohlásky představují periodické kmitání, které však není harmonické. Ostatní hlásky mají převážně neperiodický průběh.

	Pomocí soupravy ISES můžete změřit periodu srdeční činnosti.
	Pomocí soupravy ISES můžete získat oscilogramy hlásek a dalších zvuků.
	Na této adrese můžete získat záznamy tónů různých hudebních nástrojů, například housle, pikola, fagot nebo lesní roh. Data jsou ve formě souboru pro ISES nebo Excel.
	Ověřte si své znalosti!