FY5 Liike ja energia

1. Energia liikeilmiöissä Energiahan oli jotain mikä säilyy ja samalla myös jotain millä on useita eri muotoja Energian tunnus on E ja sen perusyksikkö J (joule) Kappaleen mekaaninen energia koostuu kappaleen liike-energiasta ja potentiaalienergiasta Energiakaaviolla voidaan kuvata miten energiaa muuntuu muodosta toiseen tapahtumassa (työkirja s. 85)

1. Energia liikeilmiöissä Kappaleen potentiaalienergia Ep on sitoutuneena kappaleeseen ja sen suuruus riippuu Kappaleen painosta (G = mg) Kappaleen korkeudesta sovittuun nollatasoon nähden (h) Sen määrä voidaan laskea: Ep = G ∙ h Kappaleen liike-energiaan Ek vaikuttavat Kappaleen massa (m) Kappaleen nopeus (v) Senkin määrä voidaan laskea: Ek = 1/2 ∙ m ∙ v2

2. Työ muuntaa energian muotoa Työn tunnus on W ja sen perusyksikkö J (joule) Vakiovoiman (F) sanotaan tekevän työtä kun se vaikuttaa tietyn siirtymän (s) ajan kappaleeseen Tehdyn työn suuruus määritetään tällöin W = F ∙ s F s

2. Työ muuntaa energian muotoa Solujen sisältämä energia ei ole rajaton, joten ihminen väsyy vaikka ei tekisikään työtä fysiikan mielessä Kitka eli liikevastus on pintojen epätasaisuudesta johtuva, liikettä vastustava voima, joka ilmenee kahden toisiaan koskettavan pinnan liikkuessa vastakkain Kitkan (Fμ) tekemä työ muuntuu mm. lämpöenergiaksi ”Tehty nostotyö ei riipu tiestä” Tarkoittaa sitä, että nostetaan kappale mitä tietä tahansa reittiä tiettyyn korkeuteen, tehty työ on aina yhtä suuri

3. Tehoa työhön Teho kuvaa työntekonopeutta Tehon tunnus on P ja perusyksikkö W (watti) Teho saadaan määritettyä tehdyn työn (W) ja siihen käytetyn ajan (t) avulla P = W : t Hyötysuhde on ”hyödyksi” saadun energian suhde kulutettuun energiaan Hyötysuhde on aina 0 ja 1 välillä oleva luku (≠1) Esim. 0,6 tarkoittaa 60% hyötysuhdetta

4. Yksinkertaiset koneet Yksinkertainen kone on apuväline, jolla tarvittavan voiman suuruutta tai suuntaa voidaan muuttaa Telalla ja pyörällä pienennetään kitkaa Väkipyörällä voidaan muuttaa tarvittavan voiman suuntaa Taljoilla saadaan pienennettyä myös nostoon tarvittavaa voimaan ”Mikä voimassa voitetaan, se matkassa hävitään”

4. Yksinkertaiset koneet Kalteva taso: Nostotyö ei riipu tiestä Wkaltevataso = Wnosto Vivun tasapainoehto: Kuorma ∙ Kuormanvarsi = Voima ∙ Voimanvarsi G ∙ a = F ∙ b G a b F

5. Painopiste ja tasapaino Kappaleen painopisteeseen voidaan kuvitella kohdistuvan koko kappaleen paino Kun kappaletta tuetaan painopisteestä, se pysyy tasapainossa Säännöllisten, tasa-aineisten ja tasapaksujen kappaleiden painopiste on niiden geometrinen keskipiste Esim. kuution tai pallon keskipiste

5. Painopiste ja tasapaino Kappale on sitä vakaampi, mitä matalammalla sen painopiste on ja mitä suurempi tukipinta kappaleella on Kappale kaatuu, kun painopisteeseen kiinnitetty kuviteltu luotilanka siirtyy tukipinnan ulkopuolelle Tasapainolajit Vakaa (poikkeutettaessa painopiste nousee) Epämääräinen (poikkeutettaessa painopiste pysyy samalla tasolla) Horjuva (poikkeutettaessa painopiste laskee)

FY5 Liike ja energia