Aihe · 27 peliä

Aallot: mikä kulkee ja kuinka nopeasti

Aalto kuljettaa energiaa ja muotoa paikasta toiseen, kun aine itse liikkuu vain edestakaisin. Taajuus, aallonpituus ja nopeus liittyvät toisiinsa: v = f·λ, T = 1 ÷ f.

Tämän aiheen pelit

27 peliä

PELAA NYT · 65

Pulssi köydessä: mikä aallossa kulkee?

Aalto kuljettaa muotoa ja energiaa eteenpäin, mutta köysi liikkuu vain ylös ja alas. Ota aikaa pulssille, katso nauhan pysyvän paikallaan, lue amplitudi, laske yhteen kaksi pulssia ja nappaa kaiku.

Mikä aalto onAmplitudi
Pelaa Pulssi köydessä
Aallon nopeus
v = d ÷ t
Pulssit summautuvat
y = y₁ + y₂

PELAA NYT · 68

Aaltoallas: aallonpituuden mittaaminen

Sauva koskettaa vettä 8 kertaa sekunnissa ja lähettää suoria väreitä altaaseen. Laske harjojen välit, lue puolikokoinen valokuva, selvitä nopeus kaavalla v = f·λ, hidasta väreitä matalassa päässä ja ota niille aikaa.

AallonpituusAaltojen mittaaminen
Pelaa Aaltoallas
Välien laskeminen
λ = d ÷ (n − 1)
Aaltoyhtälö
v = f·λ

PELAA NYT · 69

Aaltokone: aallonpituus, taajuus ja nopeus

Moottori ravistaa köyden toista päätä ja täyttää köyden aalloilla. Laske ne löytääksesi aallonpituuden, yhdistä se taajuuteen kaavalla v = f·λ, ravista nopeammin, mittaa jaksonaika helmen kohdalla ja kokeile suurempaa amplitudia.

AallonpituusTaajuus ja jaksonaika
Pelaa Aaltokone
Aaltoyhtälö
v = f·λ
Jaksonaika
T = 1 ÷ f

PELAA NYT · 70

Kielten viritin: taajuus ja sävelkorkeus

Kielen sävel on sen taajuus, f = v ÷ (2·L). Selvitä kitaran kielen sävel, puolita se oktaavia varten, paina toinen sävel, kiristä kieltä ja ota yhdelle värähdykselle aikaa, ja tarkista virittimestä.

TaajuusÄäni ja sävelkorkeus
Pelaa Kielten viritin
Kielen taajuus
f = v ÷ (2·L)
Oktaavi
L ÷ 2 → 2·f

PELAA NYT · 71

Stroboskooppi: taajuuden kiinniotto välähdyksillä

Stroboskooppi valaisee liikkuvan aallon hetkeksi yhä uudelleen. Yksi välähdys jaksoa kohden pysäyttää sen; vähän sivuun, ja se ryömii nopeudella f − f_s. Pysäytä aalto, lue sen ryömintä, mittaa taajuus, pysäytä pyörä ja selvitä nopeus.

TaajuusStroboskooppi-ilmiö
Pelaa Stroboskooppi
Nähty taajuus
f_seen = f − f_s
Välähdysten pysäyttämä
f_s = f

PELAA NYT · 72

Surffarin odotus: aallon jaksonaika

Yhdessä paikassa odottava surffari nousee jokaisen ohi kulkevan harjan mukana, kerran jaksonajassa T = λ ÷ v. Ota odotuksesta aikaa, laske aallot minuutissa, selvitä mainingin nopeus ja harjaväli ja muuta jaksonaika taajuudeksi.

JaksonaikaMeren aallot
Pelaa Surffarin odotusta
Jaksonaika
T = λ ÷ v
Taajuus
f = 1 ÷ T

PELAA NYT · 73

Vuorovesikello: vuoroveden jaksonaika

Satamassa meri nousee ja laskee noin 12 h 25 min jaksonajalla. Ota aikaa neljästä vuorovedestä, löydä laskuvesi, laske päivän nousuvedet, katso miksi nousuvesi tulee joka päivä 50 minuuttia myöhemmin ja selvitä vuoroveden aallonpituus.

JaksonaikaVuorovesi
Pelaa Vuorovesikelloa
Jaksonaika
T = 12 h 25 min
Aallonpituus
λ = v·T

PELAA NYT · 74

Köyden kireys: kuinka nopeasti aalto kulkee köydessä

Pulssi kireässä köydessä kulkee nopeudella v = √(F ÷ μ): nopeammin, kun kiristys kasvaa, hitaammin painavammassa köydessä. Selvitä nopeus, katso miksi nelinkertainen kiristys vain kaksinkertaistaa sen, löydä tarvittava kiristys ja ota aikaa pulssista.

Aallon nopeusKöydet
Pelaa Köyden kireyttä
Nopeus
v = √(F ÷ μ)
Kiristys
F = μ·v²

PELAA NYT · 75

Tsunamikisa: kuinka syvyys määrää aallon nopeuden

Tsunami on niin pitkä, että koko meren syvyys liikkuu sen mukana, ja sen nopeus on v = √(g·h). Selvitä nopeus syvän valtameren yllä, muuta se km/h:ksi, ota aikaa 2000 km:n matkasta, katso sen hidastuvan rannikolla ja päättele syvyys.

Aallon nopeusTsunamit
Pelaa Tsunamikisaa
Nopeus
v = √(g·h)
Syvyys
h = v² ÷ g

PELAA NYT · 76

Jousilaboratorio: poikittais- ja pitkittäisaallot

Ravista lelujousta sivuttain, niin jokainen kierre liikkuu poikittain: poikittaisaalto. Työnnä ja vedä sitä, niin jokainen kierre liikkuu pituussuunnassa ja kasautuu tihentymiksi: pitkittäisaalto. Selvitä liikkeen kulma, tihentymien väli ja niiden nopeus.

Poikittais- ja pitkittäisaallotLelujousi
Pelaa Jousilaboratoriota
Aallon nopeus
v = f·λ
Tihentymät
λ = v ÷ f

PELAA NYT · 77

Maanjäristys P ja S: kaksi seismistä aaltoa

Maanjäristys lähettää nopean pitkittäisen P-aallon ja hitaamman poikittaisen S-aallon. Niiden aikaero kertoo asemalle, kuinka kaukana järistys oli. Selvitä etäisyys, saapumisajat, S-aallon liike ja sen nopeus.

Poikittais- ja pitkittäisaallotMaanjäristykset
Pelaa Maanjäristys P ja S
Etäisyys
d = Δt ÷ (1/v_S − 1/v_P)
Aikaero
Δt = d ÷ v_S − d ÷ v_P

PELAA NYT · 78

Kaikuluotain: etäisyyksiä kaiuista

Kaiku on takaisin heijastunutta ääntä, joten se kulkee matkan kahdesti: d = v·t ÷ 2. Luotaa merenpohja, löydä lepakon koi, ota aikaa kallioseinän kaiusta, mittaa äänen nopeus merivedessä ja löydä kalaparvi.

HeijastuminenLuotain ja kaiut
Pelaa Kaikuluotainta
Etäisyys
d = v·t ÷ 2
Kaikuaika
t = 2d ÷ v

PELAA NYT · 79

Vallikimmokkeet: miten aallot heijastuvat

Väre lähtee seinästä samassa kulmassa kuin tuli. Köyden pulssi palaa kiinnitetystä päästä ylösalaisin ja vapaasta päästä oikein päin. Selvitä lähtökulma, tähtää vallilaukaus, ennusta pulssien asento ja ota aikaa edestakaisesta matkasta.

HeijastuminenVäreet ja köydet
Pelaa Vallikimmokkeita
Lähtökulma
θ_out = θ_in
Kiinteä pää
y_back = −y

PELAA NYT · 80

Matala ranta: kääntyvät aallot

Aallot hidastuvat matalassa vedessä. Niiden taajuus pysyy samana, joten aallonpituus lyhenee, ja vinosti saapuessaan ne kääntyvät: taittuminen. Selvitä hiekkasärkän päällä uusi aallonpituus, taajuus, kulma, nopeus ja syvyys.

TaittuminenMeren aallot
Pelaa Matalaa rantaa
Aallonpituus
λ₂ = λ₁·v₂ ÷ v₁
Snellin laki
sin θ₁ ÷ sin θ₂ = v₁ ÷ v₂

PELAA NYT · 81

Harppuunakalastus: vedessä taittuva valo

Valo on vedessä hitaampaa, joten se taittuu pinnassa: n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂. Kala näyttää matalammalla olevalta kuin se on. Selvitä sen todellinen syvyys, laserin kulma vedessä, mihin tähdätä, nesteen taitekerroin ja rajakulma.

TaittuminenValo
Pelaa Harppuunakalastusta
Snellin laki
n₁·sin θ₁ = n₂·sin θ₂
Todellinen syvyys
d = n·d_seen

PELAA NYT · 82

Kaksi kaiutinta: voimakkaat ja hiljaiset kohdat

Kaksi samaa säveltä soittavaa kaiutinta täyttää huoneen voimakkailla ja hiljaisilla kohdilla. On hiljaista, missä toinen on puoli aaltoa kauempana kuin toinen: Δd = (n + ½)·λ. Selvitä hiljaiset ja voimakkaat kohdat, taajuus, aallonpituus ja mitä väärin päin kytketty kaiutin tekee.

InterferenssiÄäni
Pelaa Kaksi kaiutinta
Hiljaiset kohdat
Δd = (n + ½)·λ
Voimakkaat kohdat
Δd = n·λ

PELAA NYT · 83

Huojuntaviritin: sävelet, jotka aaltoilevat

Kaksi lähes samankorkuista säveltä menee vuorotellen tahtiin ja pois tahdista, joten ääni voimistuu ja hiipuu |f₁ − f₂| kertaa sekunnissa. Virittäjä kuuntelee, kun huojunta hidastuu ja loppuu. Selvitä huojuntataajuus, viritys, huojahdusten väli, liian korkea vai matala ja sävelten ero.

HuojuntaÄäni
Pelaa Huojuntaviritin
Huojuntataajuus
f_b = |f₁ − f₂|
Huojahdusten väli
T_b = 1 ÷ f_b

PELAA NYT · 84

Sataman suu: leviävät aallot

Aallot leviävät aukon jälkeen, eniten kun aukko on noin aallonpituuden levyinen. Kaukana sen takana ensimmäinen tyyni suunta on sin θ = λ ÷ a. Selvitä tyynet suunnat, veneen rauhoittava aukko, aallonpituus ja milloin aallot täyttävät koko sataman.

DiffraktioVesiaallot
Pelaa Sataman suu
Ensimmäinen tyyni suunta
sin θ = λ ÷ a
Aallonpituus
λ = v·T

PELAA NYT · 85

Laserrako: leviävä valo

Kapean raon läpi kulkeva valo leviää kirkkaaksi juovaksi, jonka molemmin puolin on tummia juovia. Ensimmäinen tumma juova on etäisyydellä y = λ·L ÷ a keskeltä. Selvitä tumma juova, keskijuovan leveys, raon leveys, laserin aallonpituus ja toinen tumma juova.

DiffraktioValo
Pelaa Laserrako
Ensimmäinen tumma juova
y = λ·L ÷ a
Keskijuova
w = 2·λ·L ÷ a

PELAA NYT · 86

Ambulanssi ohittaa: sireeni, jonka sävel muuttuu

Liikkuva sireeni pakkaa ääniaaltonsa edessään tiiviimmiksi ja venyttää niitä takanaan, joten se kuulostaa lähestyessään korkeammalta ja loitotessaan matalammalta: f' = f·v ÷ (v ∓ v_s). Selvitä sävel tullessa ja mennessä, ambulanssin nopeus, sireenin sävel ja oktaavi.

Doppler-ilmiöÄäni
Pelaa Ambulanssi ohittaa
Tulee kohti
f' = f·v ÷ (v − v_s)
Menee pois
f' = f·v ÷ (v + v_s)

PELAA NYT · 87

Uiva sorsa: väreet edessä ja takana

Jokainen potku lähettää renkaan siitä kohdasta, jossa sorsa on, joten renkaat tihenevät edessä ja harvenevat takana: λ' = (v ∓ v_s) ÷ f. Väreitään nopeampi sorsa tekee V:n muotoisen keula-aallon. Selvitä välit, nopeus, potkutahti ja keula-aallon kulma.

Doppler-ilmiöVesiaallot
Pelaa Uiva sorsa
Väreiden väli
λ' = (v ∓ v_s) ÷ f
Keula-aalto
sin θ = v ÷ v_s

PELAA NYT · 88

Desibelimittari: kuinka kova on kova?

Desibelit laskevat kymmenen potensseja: L = 10·log(I ÷ I₀), joten jokainen 10 dB on kymmenkertainen intensiteetti, ja kaksi kertaa kauempana ääni on noin 6 dB hiljaisempi. Selvitä kymmenen kaiuttimen taso, lasku etäisyyden kanssa, intensiteettien suhde, taso ja etäisyys.

ÄäniDesibelit
Pelaa Desibelimittari
Äänitaso
L = 10·log(I ÷ I₀)
Etäisyys
I ∝ 1 ÷ r²

PELAA NYT · 89

Pullohuilu: säveliä ilmasta ja vedestä

Pullo on toisesta päästä suljettu putki: sen ilmapatsaaseen mahtuu neljäsosa aallosta, joten f = v ÷ 4L. Kaada vettä, niin patsas lyhenee ja sävel nousee. Selvitä pullon sävel, sävel kaatamisen jälkeen, patsaan pituus, kuinka paljon kaataa ja seuraava sävel.

ÄäniResonanssi
Pelaa Pullohuilu
Suljettu putki
f = v ÷ 4L
Korkeammat sävelet
f_n = n·v ÷ 4L

PELAA NYT · 90

Antennipaja: kuinka pitkä radioaalto on?

Radio, wifi ja mikroaallot ovat aaltoja, jotka kulkevat nopeudella 3 × 10⁸ m/s. Selvitä niiden aallonpituudet kaavalla λ = c ÷ f, mitoita neljännesaaltoantenni, laske mikroaaltouunin kuumien kohtien väli ja katso, miksi AM-mastot ovat niin korkeita.

AallonpituusRadioaallot
Pelaa Antennipaja
Aallonpituus
λ = c ÷ f
Neljännesaaltoantenni
L = λ ÷ 4

PELAA NYT · 91

Ääni hidastettuna: aalto, jonka kuulet

Ääni on ilman tihentymien aalto, joka kulkee nopeudella 340 m/s. Hidasta sävel nähdäksesi sen aallonpituuden ja jaksonajan, ja käytä äänen nopeutta paikantaaksesi ukkosen jyrinästä ja kallioseinän kaiusta.

ÄäniaallotAallonpituus ja jaksonaika
Pelaa Ääni hidastettuna
Aallonpituus
λ = v ÷ f
Matka
d = v·t