Voima ja liike 11.10.2017 FY01.2.

Esitys aiheesta: "Voima ja liike 11.10.2017 FY01.2."— Esityksen transkriptio:

1 Voima ja liike FY01.2

2 Kotitehtävät

3 Newtonin 1. laki NI: Jos kappale ei ole vuorovaikutuksessa muiden kappaleiden kanssa, se pysyy paikallaan tai jatkaa liikettään suoraviivaisesti muuttumattomalla nopeudella.

4 NI ja NII Lukekaa artikkeli: jaatyaan-oman-autonsa-alle/ (Linkki luettu klo 9.00) Miksi edes hitaasti liikkuvia raskaita kappaleita ei pidä yrittää pysäyttää menemällä väliin? V: NI ja NII; liikkeen jatkuvuuden nojalla kappaletta hidastaakseen täytyy siihen kohdistaa voima, joka on verrannollinen kappaleen massaan. Ihminen ei usein kykene kohdistamaan autoon riittävän suurta voimaa, jotta voiman aikaansaama kiihtyvyys pysäyttäisi auton ajoissa.

5 NI ja NII Jatkokysymys: Miksi auton takapenkillä ei pidä säilyttää irtotavaraa? V: Liikkeen jatkuvuuden lain, eli NI mukaan jarruttaessa takapenkillä olevat irtotavarat jatkavat matkaansa eteenpäin samalla nopeudella, kun taas muu, pyöriin kiinteästi kytketty osa autoa hidastuu. Näin kuskin näkökulmasta takapenkin tavarat paiskautuvat häntä niskaan yhtä kovalla kiihtyvyydellä, kuin hän on autoaan jarruttamassa. Samasta syystä turvavyötä on syytä pitää päällä aina ajettaessa.

6 Demo: Lanka ja raskas paino
Tehtävä 1 Pohtikaa itsenäisesti, mitä demossa tapahtui ja miksi. Perustelkaa vastauksenne ja kirjatkaa se muistiin. Keskustelkaa vastauksistanne yhdessä tai pienen ryhmän kanssa. Oletteko samaa mieltä? Jos ette, pyrkikää löytämään yhteinen vastaus. Kirjatkaa ryhmän vastaus muistiin.

7 Kuva 1. Langan jännitys [N] ajan funktiona [s]
Kuva 1. Langan jännitys [N] ajan funktiona [s]. Punnuksen ollessa lähes paikallaan pysyi siihen langan kautta vaikuttanut voima lähes vakiona. Voiman suuruus oli noin 19,845N, kuten 2,016kg painolta saattaa olettaa.

8 Tehtävä 1 Vastaukset Punnuksen ollessa paikallaan/ punnusta tasaisella nopeudella nostettaessa: NI: Voimien summan ollessa nolla lanka ja punnus joko jatkavat nousuaan tasaisella nopeudella, tai pysyvät paikallaan. Langan jännitys oli siis yhtä suuri ja vastakkaissuuntainen punnuksen painon kanssa (noin 19,845N). Yritettäessä kiihdyttää lanka- punnussysteemiä: NII: Jotta raskas kappale kiihtyisi, on siihen kohdistettava sitä suurempi voima mitä raskaampi kappale on kyseessä. Esimerkkikuvan 1 lanka ei kuitenkaan kestä yli 32 N voimaa, joten sillä ei voida kiihdyttää käytettyä punnusta yli a = F / m = 31,906 N / 2,016 kg = 15,826 m/s^2 kokonaiskiihtyvyyteen.

9 Ekstra Kuinka raskasta kappaletta voisi testin langalla nostaa tasaisella nopeudella ? V: Koska lanka ei kestä yli 31,906 N jännitystä: Σ F = T – G = ma = 0, ja T = G = 31,906 N. Nyt koska G = mg, niin m = G / g = 31,906 N / 9,81 m/s^2 = 3, kg ≈ 3,25 kg.

10 YO – tehtävä 506/3 Piirrä kuviot, joista ilmenevät seuraaviin kappaleisiin kohdistuvat voimat: Vedessä kelluva jäälautta, Yläviistoon lentävä pesäpallo ja moottoritiellä kiihdyttävä auto. Nimeä voimat ja kiinnitä huomiota niiden keskinäisiin pituuksiin.

11 Yo-tehtävä S06/3 Vastauksia
a) Vedessä kelluvaan jäälauttaan kohdistuvat voimat ovat noste N ja paino G. N ilma G vesi

12 Yo-tehtävä S06/3 Vastauksia
b) Yläviistoon lentävään pesäpalloon kohdistuvat voimat ovat paino G ja ilmanvastus F v F G

13 Yo-tehtävä S06/3 Vastauksia
c) Moottoriteittä kiihdyttävään (etuvetoiseen) autoon kohdistuvat voimat ovat paino G, tien pinnan tukivoima N, ilmanvastus 𝐹 𝑖 , vierimisvastus 𝐹 𝑣 , ja pyöriin kohdistuva kiihdyttävä lepokitka 𝐹 µ . 𝑭 µ 𝑭 𝒗 𝑭 𝒗 𝑵 𝟏 𝑵 𝟐 G

14 Tehtävä Piirrä kappaleisiin kohdistuvat voimat: a) Koira, jota vedetään narusta. Koira ei liiku. b) Kaltevaa tasoa vakionopeudella alas liukuva laatikko. c) Kattoon noussut vappupallo.

15 Tehtäviä Tehtävät 10-1 – 10-8 Jos aikaa jää, phet- simulaatio: and-motion-basics_fi.html