1. Värähdysliike
Johdanto
Värähdysliike on säännöllistä liikettä
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.Laskuesimerkki
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{1}{0,6 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.