FY5 Periodic motion and waves — revision for the matriculation exam

Mitä sensori odottaa tästä moduulista

FY5:ssä toistuu kaksi vaatimusta. Ensimmäinen on jaksonajan riippuvuuksien tunteminen: mistä heilurin tai jousivärähtelijän jaksonaika riippuu ja mistä se ei riipu. Toinen on aaltoliikkeen perusyhtälön v = f*lambda oikea käyttö — erityisesti sen ymmärtäminen, mikä suure pysyy vakiona, kun aalto siirtyy väliaineesta toiseen tai kun lähde liikkuu. Selittävissä tehtävissä pisteet tulevat mekanismin kuvaamisesta vaiheittain: miksi amplitudi kasvaa resonanssissa, miksi aallot kumoavat toisensa, miksi havaittu taajuus muuttuu.

Ydinkäsitteet

• Jaksollinen liike — liike, jossa sama tila toistuu säännöllisin väliajoin (ympyräliike, heiluri, jousivärähtelijä, aalto).
• Jaksonaika T — yhden täyden kierroksen tai värähdyksen kesto, yksikkö sekunti.
• Taajuus f — värähdysten lukumäärä sekunnissa, yksikkö hertsi (1 Hz = 1/s). Jaksonaika ja taajuus ovat käänteislukuja: T = 1/f.
• Amplitudi A — suurin poikkeama tasapainoasemasta. Kertoo värähtelyn energiasta, ei sen taajuudesta.
• Harmoninen värähtely — värähtely, jossa palauttava voima on verrannollinen poikkeamaan ja vastakkaissuuntainen: F = -k*x. Paikka ajan funktiona on sinikäyrä.
• Ominaistaajuus — se taajuus, jolla värähtelijä värähtelee itsekseen ilman herätettä.
• Resonanssi — ilmiö, jossa jaksollisen herätteen taajuus osuu ominaistaajuuteen ja amplitudi kasvaa poikkeuksellisen suureksi.
• Aallonpituus lambda — kahden peräkkäisen samanvaiheisen kohdan etäisyys, yksikkö metri.
• Aaltoliikkeen perusyhtälö — v = f*lambda.
• Interferenssi — kahden aallon yhteisvaikutus: samanvaiheisina ne vahvistavat (matkaero n*lambda), vastakkaisvaiheisina kumoavat toisensa (matkaero pariton monikerta puolesta aallonpituudesta).
• Doppler-ilmiö — havaitun taajuuden muuttuminen lähteen tai havaitsijan liikkeen vuoksi.