Fysiikka Kurssi 1
Mittaaminen Mittaaminen on ihmiselle luontaista Mitataan mm. aikaa, lämpötilaa, matkaa, massaa Mittaaminen tarkoittaa sitä, että katsotaan kuinka monesti mitta sisältyy mitattavaan kohteeseen. copyright©HO2007
Mittaaminen Fysiikassa mittaussarjojen avulla pyritään löytämään säännönmukaisuuksia ja luomaan malleja. Fysiikassa tutkittava kohde on kappale. (elollinen tai eloton) Kappaleiden ja ilmiöiden mitattava ominaisuus on suure. suure = lukuarvo · yksikkö copyright©HO2007
Mittaaminen Perussuureita Johdannaissuureita tunnus yksikkö aika t s pituus l m massa m kg Johdannaissuureita nopeus v m/s pinta-ala A m2 copyright©HO2007
Värähdys- ja aaltoliike Jaksollisessa liikkeessä yksittäinen värähtelijä palaa aina tietyn ajan kuluttua samaan paikkaa. Aikaa, joka yhteen liikejaksoon kuluu, sanotaan värähdysajaksi. Taajuus kertoo värähdysten lukumäärän tietyssä ajassa. Yleensä taajuuden yksikkönä käytetään hertsiä (Hz), joka kertoo värähdysten lukumäärän sekunnissa (1/s = Hz) copyright©HO2007
Värähdys- ja aaltoliike Sydämen pumpatessa verta 120 kertaa 60 sekunnissa on sydämen värähdysaika taajuus copyright©HO2007
Värähdys- ja aaltoliike Kun yksittäinen värähtelijä saa vieressään olevan värähtelijän värähtelemään ja tämä taas seuraavan, syntyy aaltoliike. Aaltoliike voidaan luokitella yksittäisten värähtelijöiden värähtelysuunnan perusteella. copyright©HO2007
Poikittainen aaltoliike Värähtely tapahtuu kohtisuorassa aallon etenemissuuntaan nähden. (poikittain) Värähtely Aallon etenemissuunta copyright©HO2007
Pitkittäinen aaltoliike Värähtely tapahtuu aallon etenemissuunnassa. Linkki, josta pääset tekemään havaintoja pitkittäisestä aaltoliikkeestä. värähtely Aallon etenemissuunta copyright©HO2007
Ääni Ääntä ei voi syntyä ilman värähtelijää. Värähtelijä voi olla esim. jännitetty kalvo, metallilanka tai ilmapatsas. Värähtelijän synnyttämän äänen korkeus riippuu värähtelytaajuudesta. Mitä suurempi taajuus, sitä korkeampi ääni. copyright©HO2007
Äänen eteneminen Ääni etenee pitkittäisenä aaltoliikkeenä. Äänen etenemiseen tarvitaan väliaine, esim. ilma tai vesi. Tyhjiössä ääni ei etene. Avaruudessa ei voi kuulla kaverin puhetta ilman radiolaitteita. copyright©HO2007
Äänen nopeus Äänen nopeus ei ole kaikissa väliaineissa sama. Ilmassa ääni etenee n. 340 metriä sekunnissa. Vedessä n. 1500m/s, raudassa n. 5500m/s. Ukkosella salamasta aiheutuva ääni havaitaan valoa myöhemmin. Jos äänen kuulemiseen kuluu 5 sekuntia, salama iski 5 · 340m = 1700 m etäisyydellä. copyright©HO2007
Äänen voimakkuus Äänen voimakkuus riippuu ääniaaltojen kuljettaman energian määrästä. Äänen voimakkuuden yksikkö on dB (desibeli). Yli 80dB jatkuva melu voi vahingoittaa korvaa. Korvalle voi aiheutua pysyviä vaurioita jo hetkellisestä 130dB äänestä. copyright©HO2007
* Dopplerin ilmiö Liikkeessä olevan äänilähteen eteenpäin lahettämien aaltojen aallonpituus lyhenee, kun taas taaksepäin lähetettyjen aallonpituus kasvaa. Ilmiön voit havaita esimerkiksi paloauton ajaessa ohitsesi. Linkki copyright©HO2007
Valon ominaisuuksia copyright©HO2007
Valon kulku Valo on näkemisen edellytys Valon kulkusuunta voi muuttua Valoa saadaan valonlähteistä. Valo kulkee suoraviivaisesti varjot Valon kulkusuunta voi muuttua Näemme erilaisia kappaleita, koska valonläh-teestä tullut valo heijastuu niistä silmiimme. Heijastuminen voi tapahtua eri tavoin erilaisissa rajapinnoissa. värit, peilikuvat, Tasaisista pinnoista valo heijastuu aina samalla tavalla. (esim. kiillotettu metallipinta, lasi) copyright©HO2007
Heijastuminen tasaisesta pinnasta Tapahtuu aina heijastuslain mukaisesti Tulokulma on yhtä suuri kuin heijastuskulma Tasopeilin muodostama kuva on valekuva Ei saada näkymään varjostimella. Silmiin tuleva valo ei tule kuvasta peilin takaa, vaan esineestä. Tasopeilin muodostama valekuva Samalla etäisyydellä peilistä kuin esine Samankokoinen kuin esine copyright©HO2007
Kovera peili Kokoaa optisen akselin suuntaisesti peiliin tulevat valonsäteet polttopisteeseen. Jos valonlähde polttopisteessä saadaan aikaan yhdensuuntainen valokeila. Kuvan muodostaminen Jos esine lähempänä peiliä kuin polttopiste suurennettu oikeinpäin oleva valekuva Jos esine kaukana peilipinnasta väärinpäin oleva todellinen kuva copyright©HO2007
Kupera peili Hajottaa optisen akselin suuntaisesti tulleet valonsäteet siten, että kuvitellut valonsätei-den jatkeet leikkaavat valepolttopisteessä. Kuperan peilin muodostama kuva on aina pienennetty oikeinpäin oleva valekuva. copyright©HO2007
Valon taittuminen Kun valo kulkee kahden eri aineen rajapinnan läpi vinosti, ts. tulokulma on nollasta poikkeava, niin valon kulkusuunta muuttuu. Ilmiön voi havaita hyvin osittain vedessä ja osittain pinnan yläpuolella olevaa esinettä, esim. airoa, katsellessa. Saman ilmiön voit havaita myös vedellä täytetyssä juomalasissa tai maljakossa. Kuva vääristyy valon taittumisen vuoksi. copyright©HO2007
Valon taittuminen Eri aineet taittavat valoa eri tavalla. Mitä enemmän valon kulkusuunta muuttuu, sitä suurempi on aineen optinen tiheys. Tulokulma = tulevan valonsäteen ja pinnan normaalin välinen kulma. (kuten heijastuksessa) Taitekulma = taittuneen valonsäteen ja pinnan normaalin välinen kulma. copyright©HO2007
Valon taittuminen Voit tarkastella valon taittumista veden ja ilman rajapinnassa tästä linkistä. Kääntelemällä lamppua näet miten valo taittuu rajapinnassa. Optisesti tiheämmässä aineessa (vesi) valo kulkee aina lähempänä pinnan normaalia, kuin optisesti harvemmassa aineessa (ilma). Ei riipu valon kulkusuunnasta! copyright©HO2007
Kokonaisheijastus Osa valosta heijastuu rajapinnasta heijastuslain mukaisesti. Kun käännät lamppua riittävän suureen kulmaan, valo ei enää pääse ollenkaan rajapinnan läpi, vaan heijastuu kokonaan takaisin. Kokonaisheijastus Kokonaisheijastus voi tapahtua ainoastaan, kun valo tulee optisesti tiheämmästä aineesta optisesti harvempaan aineeseen (esim. vedestä tai lasista ilmaan). copyright©HO2007
Kuvia Aine 1 Rajapinta aine2 Yhdensuuntaissiirtymässä taittumiset (yhtä suuria) tapahtuvat kahdessa rajapinnassa. rajapintojen normaalit Huomaa valonsäteiden kulku! AINA optisesti tiheämmässä lähempänä pinnan NORMAALIA. copyright©HO2007