1. Värähdys- ja aaltoliike

Värähdys ja aaltoliike

Mitä yhteistä on alla olevan kuvan asioilla?

Niissä kaikissa tapahtuu itseään toistavaa säännöllistä liikettä. Säännöllistä edestakaista liikettä kutsutaan värähdysliikkeeksi, ja siihen törmää usein luonnossa tai ihmisen keksimissä laitteissa. 

Värähdysliikettä määrittelevät tietyt termit, joita käydään nyt läpi.

Värähdys tarkoittaa värähdysliikkeessä yhtä värähtelijän liikettä ääriasennosta toiseen ja takaisin.
Keinu tekee yhden värähdyksen, kun se lähtee liikkeelle tönäisystä ja palaa takaisin alkuasentoonsa.

Värähdysaika tarkoittaa aikaa, joka kuluu yhteen värähdykseen.

Tasapainoasema tarkoittaa sitä kohtaa, johon värähtelijä pysähtyy värähtelyn loputtua. 

Amplitudi tarkoittaa värähdyksen laajuutta, eli värähtelijän etäisyyttä tasapainoasemasta ääriasentoon.

Taajuus kertoo, kuinka monta värähdystä tapahtuu yhdessä sekunnissa. Taajuuden yksikkö on hertsi ([[$Hz$]]). Jos taajuus on esimerkiksi [[$10 \ Hz$]], niin yhden sekunnin aikana tapahtuu [[$10$]] värähdystä.
Radiokanavien taajuudet ilmoitetaan hertseinä. Jos kanavan taajuus on esimerkiksi [[$104 \ MHz$]], niin kanavan radiosignaali värähtää [[$104$]] miljoonaa kertaa sekunnissa.

Aaltoliike 

Kun veteen pudottaa kiven, niin veteen syntyy aaloja, jotka etenevät joka suuntaan kasvavina ympyröinä. Veden aallot ovat aaltoliikettä. Myös aaltoliike on värähtelyä sillä erotuksella, että aaltoliike etenee värähtelyn lisäksi.

Aaltoliike jaetaan poikittaiseen ja pitkittäiseen aaltoliikkeeseen.

Oppilastyössä heilutit slinky-jousta sivuttain, jolloin jouseen syntyi poikittainen aaltoliike. Aallot värähtelivät kohtisuorasti niiden etenemissuuntaan nähden.
Veden aallot ovat poikittaista aaltoliikettä, sillä ne värähtelevät pystysuunnassa, mutta etenevät vaakasuunnassa.

Kun heilutit slinky-jousta jousen suuntaisesti, niin jouseen syntyi tihentymiä ja harventumia. Kyseessä oli pitkittäinen aaltoliike, sillä jouseen syntyneet aallot värähtelivät jousen suuntaisesti.

Aaltoliikettä määrittelee ennen kaikkea aallonpituus, joka on etäisyys aallonhuipusta seuraavaan aallonhuippuun.
Aallonpituus mitataa aallonhuipusta seuraavaan aallonhuippuun.

Esimerkiksi näkyvän valon, joka on myös aaltoliikettä, aallonpituus on [[$400-700 \ nm$]] ([[$nm=$]]nanometri, metrin miljardisosa), kun taas radioaaltojen aallonpituus voi olla kilometriluokkaa.