FY4 Liike ja voima

13. Nopeus kuvaa liikettä Nopeus on suure, joka kertoo kuinka kappaleen paikka muuttuu ajan suhteen. Nopeus on vektorisuure. Vektorisuureen arvoon liittyy suuruuden lisäksi myös suunta. Nopeuden tunnus on v (velocity) ja SI-järjestelmän perusyksikkö nopeudelle on m/s.

13. Nopeus kuvaa liikettä Kappaleen keskinopeus vk tietylle aikavälille saadaan vertaamalla kappaleen kulkemaa matkaa (s) siihen käytettyyn aikaan (t) vk = s : t Kun muunnetaan nopeuksia yksiköstä m/s yksikköön km/h, nopeuden lukuarvo kerrotaan luvulla 3,6 Kun muunnetaan nopeuksia yksiköstä km/h yksikköön m/s, nopeuden lukuarvo jaetaan luvulla 3,6

14. Tasaisessa liikkeessä nopeus ei muutu Kappale on tasaisessa liikkeessä, jos kappaleen nopeus on vakio. kappale on siis tasaisessa liikkeessä, jos kappaleen nopeuden suuruus ja suunta eivät muutu. Kappaleen liike voidaan kuvata koordinaatistossa Tasaisen liikkeen kuvaaja (aika, matka)-koordinaatistossa on nouseva tai laskeva suora Tasaisen liikkeen kuvaaja (aika, nopeus)-koordinaatistossa on vaakasuora

14. Tasaisessa liikkeessä nopeus ei muutu

14. Tasaisessa liikkeessä nopeus ei muutu

15. Muuttuvassa liikkeessä nopeus muuttuu Kiihtyvyys on vektorisuure, joka kertoo kuinka kappaleen nopeus muuttuu ajan suhteen. Kiihtyvyyden tunnus on a (acceleration) ja SI-järjestelmän perusyksikkö kiihtyvyydelle on m/s². Vapaasti putoavan kappaleen nopeus kasvaa tasaisesti Putoamiskiihtyvyys g ≈ 10 m/s2 (Maan läheisyydessä) Huom! Maassa ilmanvastus jarruttaa putoamista ja maksiminopeus putoavalle ihmiselle on n. 200 km/h Putoamiskiihtyvyys Kuussa on noin kuudesosa Maan vastaavasta

15. Muuttuvassa liikkeessä nopeus muuttuu Putoamiskiihtyvyyden arvo riippuu myös etäisyydestä Maan pinnasta

15. Muuttuvassa liikkeessä nopeus muuttuu Kappale on tasaisesti kiihtyvässä liikkeessä, jos kappaleen kiihtyvyys on vakio. Siis, kappale on tasaisesti kiihtyvässä liikkeessä, jos kappaleen kiihtyvyyden suuruus ja suunta eivät muutu. Kappaleen keskikiihtyvyys ak tietylle aikavälille saadaan vertaamalla kappaleen nopeuden muutosta (Δv) siihen käytettyyn aikaan (Δt) ak = Δv : Δt

15. Muuttuvassa liikkeessä nopeus muuttuu

15. Muuttuvassa liikkeessä nopeus muuttuu

16. Voimat syntyvät vuorovaikutuksessa Kappale on aina vuorovaikutuksessa muiden kappaleiden kanssa. Voima kuvaa vuorovaikutuksen suuruutta. Voiman tunnus on F ja perusyksikkö N (Newton). Voimakin on vektorisuure. Voimia kuvataan ns. voimavektoreilla eli voimanuolilla

16. Voimat syntyvät vuorovaikutuksessa Newtonin I laki eli Jatkavuuden laki: Jos kappaleeseen vaikuttavien voimien summa eli kokonaisvoima Fk = 0, kappaleen liiketila ei muutu Newtonin II laki eli Dynamiikan peruslaki: Jos kappaleeseen (massa m) vaikuttavien voimien summa Fk ≠ 0, kappaleelle aiheutuu kiihtyvyys a siten, että a = Fk : m

16. Voimat syntyvät vuorovaikutuksessa Newtonin III laki eli Voiman ja vastavoiman laki: Vuorovaikutuksessa olevat kaksi kappaletta kohdistavat toisiinsa samansuuruiset, mutta vastakkaissuuntaiset voimat

16. Voimat syntyvät vuorovaikutuksessa Massa kuvaa aineen määrää. Sen tunnus on m ja perusyksikkö kilogramma (kg). Massa kuvaa myös kappaleen hitautta: Mitä massakkaampi kappale on, sitä vaikeampi sen liiketilaa on muuttaa. Kappaleen paino on puolestaan voima, joka vaikuttaa kappaleeseen gravitaatiokentässä. Painon tunnus on G ja perusyksikkö N (newton) G = m ∙ g

17. Kokonaisvoima on voimien summa Laskettaessa kappaleeseen kohdistuvien kaikkien voimien summa, saadaan kappaleeseen vaikuttava kokonaisvoima Fk Voimat voidaan kuvitella laskettavan yhteen piirtämällä ne peräkkäin F1 F2 F3 Fk

17. Kokonaisvoima on voimien summa Kitka on voima, joka kuvaa kahden toisiaan vastaan hankaavan kappaleen vuorovaikutuksen suuruutta Lepokitka on voima, joka vastustaa kappaleen liikkeelle lähtemistä Liikekitka on voima, joka vastustaa kappaleen liikettä Vierimisvastus on pienempi kuin liukumisvastus! Kitkan suuruuteen vaikuttavat toisiaan vastaan hankaavien pintojen laatu sekä kappaleen massa

17. Kokonaisvoima on voimien summa Kitka voi joko kiihdyttää tai hidastaa liikettä Tien ja pyörän välinen kitka työntää pyörää eteenpäin Hidastaa kiekon liikettä jäätä pitkin Myös ilmassa ja vedessä kappaleeseen vaikuttaa sitä hidastava voima Ilmanvastuksen suuruuteen vaikuttavat kappaleen nopeus, pinta-ala ja muoto

18. Noste riippuu nesteen tiheydestä Tiheys ρ on aineen ominaisuus, joka kuvaa aineen massan ja tilavuuden suhdetta ρ = m : V Paine ilmoittaa pinta-alaa vastaan kohdistuvan voiman. Paineen tunnus on p ja perusyksikkö Pa (pascal). Paine määritetään siten, että p = F : A Muita yksikköjä: 1 bar = 100 000 Pa ≈ 1 atm.

18. Noste riippuu nesteen tiheydestä Noste N on voima, joka nostaa kappaletta ylöspäin väliaineessa. Noste johtuu siitä, että nesteessä (tai kaasussa) on paine sitä suurempi mitä syvemmällä ollaan. Arkhimedeen laki: Kappaleeseen kohdistuva noste on yhtä suuri kuin kappaleen syrjäyttämän väliaineen paino. N

FY4 Liike ja voima