jtiili.pdf, 1797 kB
jtiili.pdf, 1797 kB
jtiili.pdf, 1797 kB
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
14<br />
5. Värähdysliikkeen hahmottava kokeellisuus<br />
5.1. Värähdysliikkeen käsitteistäminen<br />
Värähdysliikkeen ilmiömaailmaan tutustuminen aloitetaan hahmottavan lähestymistavan<br />
mukaisesti liikkeen perushahmotuksesta, jossa opitaan tunnistamaan<br />
värähdysliike ja luodaan värähdysliikkeeseen kuuluvat perushahmot. Perushahmotuksen<br />
lähteinä voidaan käyttää erilaisia ympäristöstä löytyviä kimmoisia kappaleita.<br />
Kaikille värähtelyille hahmotetaan helposti luonne edestakaisena, toistuvana ja jaksollisena<br />
ilmiönä. Ilmiössä on kyse systeemin sisäisestä liikkeestä. Käsitteenmuodostus<br />
etenee kuitenkin vasta kun tutkittava tilanne osataan idealisoida mahdollisimman<br />
yksinkertaiseksi, tilanteeksi jossa värähdysliike esiintyy pelkistetyimmillään<br />
systeemin sisäisenä vapausasteena. Tähän tarkoitukseen sopiva systeemi on sopivan<br />
löysään jouseen tiukasti nippusiteellä kiinnitetty punnus.<br />
Tätä yksinkertaista systeemiä käyttäen esitetään samalla värähdysliikkeen<br />
kuvaamista varten tarvittavat käsitteet kuten tasapainoasema, amplitudi, jaksonaika<br />
ja tasapainoasemaan palauttava voima.<br />
Värähtely:<br />
Jousi ja siihen ripustettu punnus muodostavat yksinkertaisen värähtelevän<br />
systeemin. Jouseen ripustettua punnusta poikkeutetaan siten, että systeemi alkaa värähdellä.<br />
Havaitaan liikkeen olevan edestakaista liikettä systeemin tasapainoaseman<br />
molemmin puolin. Liike toistuu jaksollisena siten, että sillä on silminnähden koko<br />
ajan sama jaksonaika.<br />
Värähdysliike on siis systeemin sisäistä jaksollista liikettä tasapainoaseman molemmin<br />
puolin.<br />
Tasapainoasema:<br />
Jouseen ripustettu punnus riippuu jousen varassa paikallaan jos mikään ulkoinen<br />
häiriö ei sitä liikuta. Jos jousta poikkeutetaan tasapainoasemastaan, alkaa se<br />
värähdellä tämän tasapainoaseman molemmin puolin. Kun värähtely vaimentuu ja<br />
lopulta häviää on punnus taas tasapainoasemassaan.<br />
Tasapainoasemaan palauttava voima:<br />
Yksinkertaisen jousi-punnus-systeemin tapauksessa tasapainoasemastaan<br />
poikkeutettuun punnukseen kohdistuvien voimien (gravitaatio, jousivoima) resultantti<br />
on jousen venymisestä tai kasaan painumisesta johtuva jousivoima, joka on<br />
verrannollinen punnuksen etäisyyteen tasapainoasemasta ja suuntautuu tasapainoasemaan<br />
päin. Tämä voima kääntää aina punnuksen liikkeen tasapainoasemaa kohti<br />
ja ylläpitää värähtelyjä. Värähtelyt kuitenkin vaimenevat. Tämä johtuu mm. ilmanvastuksesta<br />
ja systeemissä tapahtuvista energiahäviöistä. Energiaa kuluu jossain<br />
määrin jousen lämpenemiseen ja enemmän värähtelyn jatkuessa liikkeeseen tulevien<br />
sivusuuntaisten heilahtelujen pyörimisen liike-energioihin.
Change language