1. Värähdysliike on säännöllistä liikettä

Laskuesimerkkejä

2013-07-24T10:46:28+03:00

Laskuesimerkki 1

Erään hyönteislajin siipien lyöntitaajuus on lennossa 300 Hz. Kuinka monta kertaa hyönteisen siivet lyövät

a) 1 sekunnin aikana?
b) 1 minuutin aikana?

Ratkaisu: Kootaan ensin tehtävän tiedot:

taajuus = 300 Hz
a) aika = 1 s
b) aika = 1 min = 60 s

a) Koska taajuus kuvaa värähdysliikkeiden määrän yhdessä sekunnissa, on vastaus 300 kertaa sekunnissa.

Vastaus: Siivet lyövät 300 kertaa sekunnissa.

b) Koska minuutissa on 60 sekuntia, yhden minuutin aikana siivet lyövät 60·300=18 000kertaa.

Vastaus: Siivet lyövät 18 000 kertaa minuutissa.

Laskuesimerkki 2

Fysiikan tunnilla tehdyssä jousitutkimuksessa jousi värähteli 10 kertaa 6,0 sekunnin aikana. Laske jousen värähdysaika ja taajuus.

Ratkaisu: Kootaan ensin tehtävän tiedot.

aika = 6,0 s
lukumäärä = 10
värähdysaika = ?
taajuus = ?

värähdysaika = [[$ \frac{6,0 s}{10} $]] = 0,60 s

taajuus = [[$ \frac{10}{6,0 s} $]] = 1,666...Hz [[$ \approx $]] 1,7Hz

Vastaus: Keinun värähdysaika on 0,60 sekuntia ja taajuus 1,7 hertsiä.

Lopuksi vastaus pyöristetään tehtävässä annetun vähiten merkitseviä numeroita sisältäneen mitatun lähtöarvon perusteella. Tässä tehtävässä se on aika, jossa on kaksi merkitsevää numeroa. Vastaus annetaan erikseen.

Johdanto

2013-07-29T15:20:48+03:00

Seuraat välitunnilla, kun toiset keinuvat pihakeinuissa. Mietit, miksi heilahdukset kestävät eri ajan.

Videoilla on esitetty tekijöitä, jotka voivat vaikuttaa heilurin värähdysaikaan. Löydätkö ne, jotka vaikuttavat?

Tiivistelmä - Aaltoliike ja ääni

2013-07-31T13:14:13+03:00

Säännöllistä edestakaista liikettä sanotaan värähdysliikkeeksi ja värähtelevää kappaletta värähtelijäksi. Yksi kokonainen värähdys on tapahtunut, kun kappale palaa takaisin lähtöpisteeseensä. Yhteen värähdykseen kulunutta aikaa sanotaan värähdysajaksi. Taajuus kuvaa, kuinka monta värähdystä tapahtuu sekunnissa.

Värähtelijä saa aikaan aaltoliikkeen. Poikittaisessa aaltoliikkeessä värähtely tapahtuu kohtisuoraan aallon etenemissuuntaan nähden. Esimerkiksi veden aaltoliike on poikittaista aaltoliikettä. Pitkittäisessä aaltoliikkeessä värähtely tapahtuu aallon etenemissuunnassa. Kahden aallonharjan välistä etäisyyttä sanotaan aallonpituudeksi. Esimerkiksi ääni on pitkittäistä aaltoliikettä.

Värähdysliike on säännöllistä liikettä

2013-07-31T13:15:07+03:00

Keinun liike on siis värähdysliikettä ja keinu on värähtelijä. Kun keinu palaa takaisin lähtöpisteeseen, on tapahtunut yksi kokonainen värähdys. Keinun heilahdukseen kulunut aika on keinun värähdysaika. Värähdysaika saadaan laskettua, kun värähdyksiin kulunut aika jaetaan värähdysten lukumäärällä. Yleistäen kappaleen liikettä sanotaan värähdysliikkeeksi, jos se liikkuu edestakaisin liikkeen alku- ja loppupisteen välillä.

Punnuksen edestakainen liike on edellä olleen määritelmän mukaan värähdysliikettä. Kun punnusta poikkeutetaan tasapainoasemasta, se alkaa värähtelemään. Punnus on tehnyt kokonaisen värähdyksen, kun se palaa takaisin lähtöpisteeseen.

Värähdysliikettä voidaan kuvata taajuuden avulla. Liikkeen taajuus kuvaa, kuinka monta värähdystä tapahtuu yhdessä sekunnissa. Taajuuden suuruus saadaan laskettua, kun värähdysten lukumäärä jaetaan niihin käytetyllä ajalla. Taajuuden yksiköksi tulee siten 1/s, joka on sama kuin yksi hertsi, 1 Hz. Esimerkiksi kärpäsen siipien lyöntitaajuus voi olla 25 hertsiä eli siivet lyövät 25 kertaa sekunnissa kun taas albatrossin osalta se voi olla 0,2 hertsiä eli siivet lyövät vain kerran joka viides sekunti. Radion lähetystaajuus voi olla 97,2 miljoonaa hertsiä eli megahertsiä (97,2 MHz). Tällöin radiosignaali värähtelee 97,2 miljoonaa kertaa sekunnissa.

Aaltoliikkeen muodot

2013-07-31T13:15:57+03:00

Kun veteen putoaa jokin esine, veden pintaan syntyy aaltoliike. Veden rakennehiukkaset alkavat värähtelemään ja värähtely etenee myös viereisiin rakennehiukkasiin. Kyseessä on aaltoliikkeeksi kutsuttu ilmiö. Aaltoliikkeen synnyttää aina jokin värähtelijä.

Aaltoliike jaetaan kahteen lajiin: poikittaiseen ja pitkittäiseen aaltoliikkeeseen. Aallonpituudeksi sanotaan etäisyyttä aallon samasta vaiheesta seuraavaan samaan vaiheeseen.

Poikittaisessa aaltoliikkeessä aalto värähtelee kohtisuorasti etenemissuuntaan nähden.

Poikittaista aaltoliikettä ovat esimerkiksi veden aallot ja näkyvä valo.

Pitkittäisessä aaltoliikkeessä aalto värähtelee aallon etenenissuunnassa.

Pitkittäistä aaltoliikettä ovat esimerkiksi ääni ja osa maanjäristysaalloista.

Tuulisella säällä järvessä syntyy aaltoja. Veden aallot ovat esimerkki poikittaisesta aaltoliikkeestä.

Videolla havaitaan, että ongen koho pysyy melkein paikallaan. Pienen liikkeen siihen aiheuttaa tuuli, joka kohdistaa voiman siimaan. Vesi ei kuitenkaan keräänny rannalle, joten aallot eivät kuljeta ainetta.

Ongen koho pysyy sivuttaissuunnassa paikallaan aallokossa ja liikkuu vain ylös- ja alaspäin. Jos aalto kuljettaisi ainetta, järven vesi siirtyisi sille rannalle, mihin tuuli puhaltaa. Näin ei kuitenkaan käy, joten on helppo havaita se, että aalto ei kuljeta ainetta. Aallot kuljettavat kuitenkin energiaa.

Aaltojen aiheuttama eroosio on hyvä esimerkki aallon kuljettamasta energiasta. Aaltojen kuljettama energia näkyy eroosiona eli rantojen kulumisena. Englannissa ja Australiassa aallot ovat kuluttaneet kalkkikivestä muodostuneen rannikon jyrkkäpiirteiseksi. Ylempi kuva on Iso-Britannian etelärannikolta ja alempi Australiasta ns. 12 Apostolista.

Ison-Britannian (katso vertailukuvat vuosina 1998 ja 2007) rannikolla aaltoeroosio on suuri ongelma, koska taloja on rakennettu lähelle rantaa. Rantaviivan lähetystyessä talojen vaarana on niiden täydellinen tuhoutuminen.

Avainsanat

2013-07-24T10:35:19+03:00

värähdysliike: säännöllinen edestakainen liike on värähdysliikettä

värähtelijä: värähdysliikettä tekevä kappale

värähdysaika: yhteen värähdykseen kulunut aika

taajuus: yksikkö hertsi, 1 Hz. Kuvaa värähdysten lukumäärää yhdessä sekunnissa. Lasketaan jakamalla värähdysten lukumäärä värähdyksiin kuluneella ajalla

poikittainen aaltoliike: värähtelyä, joka tapahtuu kohtisuoraan aallon etenemissuuntaan nähden

pitkittäinen aaltoliike: värähtelyä, joka tapahtuu aallon etenemissuunnassa

aallonpituus: aallon kahden samanlaisen vaiheen välinen etäisyys

hertsi: taajuuden yksikkö, 1 Hz. Kuvaa värähdysten lukumäärää yhdessä sekunnissa

aaltoliike: liike, joka voi edetä väliaineessa tai tyhjiössä. Se voi olla joko poikittaista tai pitkittäistä aaltoliikettä

Navigointi

2013-07-29T12:19:13+03:00

1. Aaltoliike on säännöllistä liikettä
2. Värähtelijä saa aikaan äänen
3. Valo etenee suoraviivaisesti
4. Peilit heijastavat valoa
5. Valon taittuminen
6. Linssit taittavat valoa

7. Universumin mittasuhteita
8. Aurinkokunta
9. Maa ja Kuu
10. Valoilmiöt
11. Radioaktiivisuus ja säteily