Opintojaksossa syvennetään opintojaksossa Voima ja liike (FY04) omaksuttuja tietoja ja taitoja. Opintojaksossa perehdytään harmoniseen vuorovaikutukseen ja gravitaatiovuorovaikutukseen sekä niiden aiheuttamiin liikeilmiöihin. Opintojaksossa tutkitaan ja mallinnetaan ääntä ja ääni-ilmiöitä mekaanisina aaltoliikkeinä.

Yleiset tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on, että opiskelija

• osaa mallintaa planetaarista liikettä ympyräliikkeenä
• perehtyy värähtely- ja aaltoliikkeen perusteisiin tutkimalla mekaanista värähtelyä ja ääntä
• osaa kuvata jaksollista liikettä fysikaalisilla ja matemaattisilla käsitteillä
• osaa mallintaa mekaanista värähtelyä ja ääntä jaksollisena liikkeenä.

Keskeiset sisällöt

• momentti ja kappaleen kiertyminen
• tasapaino kiertymisen suhteen yksinkertaisissa tilanteissa
• tasainen ympyräliike ja normaalikiihtyvyys
• gravitaatiolaki ja planetaarinen liike
• jaksollinen liike, jaksonaika, taajuus ja amplitudi
• harmoninen voima ja värähtelyliike sekä harmonisen voiman potentiaalienergia
• mekaanisten aaltojen synty, eteneminen ja heijastuminen
• mekaanisten aaltojen diffraktio ja interferenssi sekä seisovat aallot
• ääni aaltoliikkeenä, äänen intensiteettitaso, äänen ominaisuudet ja eteneminen

Opintojakson keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: heiluri, soittimet, akustiikka ja äänentoisto, melun haittavaikutukset ja kuulon suojaaminen sekä ultraäänikuvaus.

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: heilurin heilahdusajan määrittäminen, äänen nopeuden määrittäminen ja äänen taajuusanalyysi.

Laaja-alainen osaaminen

Monitieteinen ja luova osaaminen: Opiskelija voi tutustua tiedonhankintaan ja tiedon esittämiseen tieto- ja viestintäteknologian avulla esimerkiksi mittaamalla, analysoimalla ja vertailemalla äänten taajuusspektrejä.

Mekaaniseen värähtelyyn ja ääneen liittyvissä tutkimuksissa opiskelija harjaantuu käyttämään jaksollisen liikkeen fysikaalisia ja matemaattisia käsitteitä sekä mallintamaan värähtelyilmiöitä.

Hyvinvointiosaaminen: Mekaanisen värähtelyn ja aaltoliikkeen keskeisimpiä aihealueita on ääni. Opiskelija tutustuu äänen ominaisuuksiin ja siihen, miten mekaaninen aaltoliike synnyttää kuuloaistimuksen. Opintojaksossa voidaan tarkastella äänen fysikaalisten ominaisuuksien yhteyttä kuulovaurioihin. Tämän myötä opiskelijan on mahdollista esimerkiksi omaksua kestävästi hyvinvointiaan tukevia tapoja kuunnella musiikkia. Äänen intensiteettitason tarkastelu tuo samaan teemaan myös kvantitatiivista sisältöä.

Esitietovaatimukset

Voima ja liike (FY04)

Itsenäinen suoritus on mahdollinen.

Arviointi

Numeroarviointi.