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.
HELSINGIN YLIOPISTO HELSINGFORS UNIVERSITET<br />
Tiedekunta/Osasto Fakultet/Sektion<br />
Laitos Institution<br />
Matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Fysiikan laitos<br />
Tekijä Författare<br />
Tiili, Juho Antti<br />
Työn nimi Arbetets titel<br />
Mekaaniset värähtelijät kokeellisen opetuksen välineinä<br />
Oppiaine Läroämne<br />
Fysiikan opettajan sv<br />
Työn laji Arbetets art<br />
Pro gradu<br />
Tiivistelmä Referat<br />
Aika Datum<br />
14.11.1997<br />
Sivumäärä Sidoantal<br />
53<br />
Hahmottava lähestymistapa on fysiikan opetuksen lähestymistapa, joka perustuu merkityksiä<br />
luovan kokeellisuuden käyttöön fysiikan opetuksessa. Sen mukaan fysiikan käsitteet ja<br />
lait eivät ole ainoastaan suureiden algebrallisia relaatioita vaan käsitteet on liitettävä niiden<br />
fysikaaliseen merkitykseen. Käsitteiden merkitykset täytyy tuntea ennen itse käsitteitä.<br />
Tutkimuksessa suunnitellaan ja toteutetaan demonstraatiokokonaisuus, jossa lähestytään<br />
mekaanisiin värähtelyihin liittyviä käsitteitä hahmottavan lähestymistavan mukaisesti. Samalla<br />
tutustutaan sähkömekaanisen värähtelijän käyttöön värähtelyihin ja aaltoliikkeeseen<br />
liittyvien demonstraatioiden välineenä.<br />
Värähdysliikkeen kvantitatiiviseen kuvaamiseen liittyvä käsitteistö luodaan yksinkertaisella<br />
jousi-punnussysteemillä. Samalla systeemillä luodaan myös ominaisvärähtelyjen ja ominaistaajuuden<br />
käsitteet systeemille ominaisina itsenäisinä liikkeen vapausasteina. Ominaistaajuuden<br />
olemassaolon yhteys systeemin sisäiseen dynamiikkaan löydetään värähtelevän<br />
systeemin tasapainoasemaan palauttavan voiman kautta ja näin saadaan esiin ominaistaajuuden<br />
olemassaolon yhteys mekaniikkaan.<br />
Sähkömekaanisen värähtelijän avulla tutkitaan erilaisten systeemien ominaisvärähtelyjä.<br />
Tutkimuksen kohteena ovat jousi-punnussysteemien ominaisvärähtelyt, jännitetyn kielen<br />
ominaisvärähtelyt suljetuilla ja avoimilla reunaehdoilla, sekä vedenpinnan ja kimmoisten levyjen<br />
ominaisvärähtelyt.<br />
Käsitteenmuodostus ulotettiin myös aaltoliikkeen käsitteistöön. Tulkitsemalla jännitetyn kielen<br />
ominaisvärähtelyt seisovaksi aaltoliikkeeksi saadaan esitettyä laki aaltoliikkeen vaihenopeuden<br />
riippuvuudelle taajuudesta. Tämä riippuvuus, aaltoliikkeen dispersiorelaatio, on jännitetyn<br />
kielen tapauksessa lineaarinen. Vaihenopeus on taajuudesta riippumaton ja riippuu<br />
ainoastaan väliaineen, kielen, jännitystilasta ja pituusmassasta. Dispersiorelaatio yleistetään<br />
epälineaariseksi tutkimalla aaltoliikettä jäykässä metallisilmukassa. Tässä systeemissä aaltoliikkeen<br />
vaihenopeus kasvaa siirryttäessä kohti suurempia taajuuksia.<br />
Avainsanat - Nyckelord<br />
hahmottava lähestymistapa, dispersiorelaatio, demonstraatio, ominaisvärähtely<br />
Säilytyspaikka - Förvaringställe<br />
Muita tietoja
Change language