Seisulaine

Punased punktid on seisulaine sõlmed

Seisulaine on laine, mis näiliselt ei liigu. Seisulaine tekib juhul, kui kaks lainet levivad üksteisega vastassuunades. Seisulaine korral võnkumiste energia levikut ei toimu. Seisulaine iga punkt võngub kindla amplituudiga. Punkte, kus amplituud on maksimaalne, nimetatakse seisulaine paisudeks. Punkte, mis ei võngu (amplituud = 0) nimetatakse seisulaine sõlmedeks.

Laineid juhtiva keha otstel paikneb alati seisulaine sõlm. Seetõttu peab keha pikkusele L mahtuma täisarv m poollainepikkusi:

$L={\frac {\lambda }{2}}m$ $\implies \lambda _{m}={\frac {L}{2m}}$

Kui järku tähistav suurus m = 1, on tegemist põhitooniga, kui m > 1, siis vastava ülemheliga.

Seisulaine järgud

Seisulaine järk kasvab, kui kehal pikkusega L hakkavad levima suurema sagedusega ehk lühema lainepikkusega lained. Kõrgemaid järke seisulaineid nimetatakse ülemhelideks. Näiteks instrumentide tämber sõltub ülemhelide arvust ja suhtelisest tugevusest.

Seisulainet on võimalik modelleerida kahest otsast kinnitatud nöörina: Mida kõrgema sagedusega laineid tekitada ehk mida kiiremini nööri ühest otsast ülesse-alla liigutada, seda rohkem sõlmi ja paise tekib ehk seda kõrgemat järku seisulainet näeme.

Sagedus	Järk	Laine amplituudi kujutamine	Gaasi molekulide liikumine helilaine puhul
1 × f = 440 Hz	n = 1
2 × f = 880 Hz	n = 2
3 × f = 1320 Hz	n = 3
4 × f = 1760 Hz	n = 4

Seisulained looduses

Seiši tekkimise põhimõtte graafiline kujutus; punane joon tähistab seisulainet (seiši)

Seiš on seisulaine, mis saab tekkida suletud või osaliselt suletud veekogus, nagu järves, veehoidlas, lahes ja nii edasi.

Seišilaine tekkimise põhimõte seisneb selles, et mingi välismõju ajel tekkinud lainetus põrkab kaldalt veekogusse tagasi, kus toimub vastassuunaliste lainete liitumine ehk interferents. Enamasti on välismõjudeks tuul, õhurõhk, looded või ka maavärinad.

Seisulained tekitavad helisid. Andes metallvardale mehaanilise löögi, hakkavad vardasse tekkima kõik erineva sagedusega võnkumised ehk kõik erinevat järku seisulained. Sõltuvalt varda kinnihoidmise kohast jäävad võnkuma ainult seisulained, millel on sõlm kinnihoidmise kohas. Need seisulained tekitavad inimkõrvale kuuldava varda helisemise.

Kui hoida metallvarrast täpselt keskelt ning lüüa varrast haamriga, jääb vardas võnkuma teist järku seisulaine, mis paneb varda kõlama teist järku seisulainele iseloomulikult.

Pikilainete seisulaine kujutamine helilaine näitel

Fail:Standing.gif

Üleval on toodud gaasi molekulide liikumine. Keskmine graafik näitab üksiku molekuli kaugust tasakaalu asendist ehk vasakule-paremale võnkumist. Alumine graafik näitab antud punktis olevat rõhku ehk osakeste tihedust. Tähtis on täheldada, et viimased kaks graafikut on omavahel veerand perioodi nihkes.

Helilained on pikilained. Pikilainete seisulainete kujutamisel on alati tähtis märkida, millist suurust tähistatakse y-teljel.

Helilainete puhul on võimalik y-teljel näidata kas gaasi molekuli kaugust tasakaaluasendist või uuritavas punktis olevat rõhku.

Sõltuvalt y-telje valikust on näiteks võimalik, et toru kinnises otsas on ühel graafikul sõlm ja teisel graafikul pais, sest y-teljel olevad suurused võivad olla veerand perioodi nihkes.

Viited

http://www.exo.net/~pauld/summer_institute/summer_day11sound/ringing%20_Al_rod.html. (31.05.18)

http://www.acs.psu.edu/drussell/demos/standingwaves/standingwaves.html. (31.05.18)

https://en.wikipedia.org/wiki/Harmonic (31.05.18)