Jousilaboratorio: poikittais- ja pitkittäisaallot

Opettavainen simulaatiopeli. Ennusta, mihin suuntaan maalattu kierre liikkuu, kun ravistat lelujousta sivuttain tai työnnät ja vedät sitä, kuinka kaukana tihentymät ovat toisistaan ja kuinka nopeasti ne kulkevat. Katso sitten ylhäältä hidastettuna.

Poikittais- ja pitkittäisaallotLelujousi

JOUSILABORATORIO

Ravistettu sivuttain

Valmis
Ota JavaScript käyttöön, niin voit lähettää aaltoja jousta pitkin. Ohjeet ja laskuesimerkki ovat yhä luettavissa.
LelujousiMaalattu kierreEnnusteesiViivain, käsi ja aaltorintama
Aallotv = f·λ

Aika

0.00 s

t

Taajuus

— Hz

f

Aallon nopeus

— m/s

v

Aallonpituus

— m

λ

Kierteen siirtymä

— cm

u

Ennusta ennen kuin aloitat

Kirjoita ennusteesi, niin kaikki valmistellaan. Aloita on pois käytöstä, kunnes vastaus on annettu.

Ennusta, miten jousi liikkuu.

Tehtävän pisteet—

Jokaisen vastauksen on oltava 2 %:n tarkkuudella oikein: kukin tuo 100 pistettä. Oikein ensimmäisellä ajolla tuo 50 lisää. Ajo lasketaan heti, kun se alkaa.

✓ Oikea vastaus① Ensimmäisellä yrityksellä

Näin pelaat Jousilaboratoriota

  1. Valitse koe: ↕ on sivuttainen ravistus, ↔ on työntö ja veto. Lue kortin luvut.
  2. Mieti, mihin suuntaan kierteet liikkuvat, ja käytä kaavaa v = f·λ väleille ja nopeuksille.
  3. Kirjoita ennusteesi ja paina Aloita. Jousi liikkuu puolella nopeudella.
  4. Vertaa oranssia viivaa kierteen valkoiseen reittiin oikealla tai oransseja merkkejä ja pistettä tihentymiin.

Poikittais- ja pitkittäisaallot

Jokaisessa aallossa jokin kulkee, kun taas aine vain liikkuu paikkansa ympärillä. Ero on tämän liikkeen suunnassa. Poikittaisaallossa aine liikkuu poikittain kulkusuuntaan nähden: sivuttain ravistettu jousi tai köysi, veden pinnan väreet ja maanjäristyksen S-aallot. Pitkittäisaallossa se liikkuu edestakaisin kulkusuunnassa: työnnetty ja vedetty jousi, ääni ilmassa, jossa molekyylit kasautuvat tihentymiksi ja harvenevat harventumiksi, sekä maanjäristyksen P-aallot. Molemmat noudattavat kaavaa v = f·λ. Pitkittäisaallossa aallonpituus on etäisyys tihentymästä seuraavaan. Lelujousi sopii hyvin kummankin näkemiseen, koska samaa jousta pitkin voi lähettää kumman tahansa ja katsoa yhtä maalattua kierrettä: se liikkuu toisessa poikittain ja toisessa pituussuunnassa, eikä kummassakaan kulje aallon mukana.

Rajattu oppimismalli

Jousi on ihanteellinen: aalto säilyttää muotonsa ja nopeutensa, eikä mitään heijastu toisesta päästä. Jokainen kierre seuraa rintaman takana yhtälöä u = A·sin(2π·f·(t − x ÷ v)) ja on paikallaan sen edellä. Sivuttainen liike on 30 cm; liike jousen suunnassa on 8 % aallonpituudesta, mikä tihentää kierteet noin puoleen väliinsä. Maalattu kierre on jousen kolmanneksen kohdalla. Ajot kulkevat puolella nopeudella. Vastaukset 2 %:n tarkkuudella ovat oikein; jousen suunnassa sekä 0° että 180° kelpaavat.

Kielen vaihtaminen säilyttää kokeen, ennusteen, yritykset ja ajon.