Moottorivene jonka paino kuljettajineen on 200 kg ajaa sillan alitse. Sillalta heitetään veneeseen 50 kg hiekkasäkki niin että a) säkillä on sama vaakanopeus kuin moottoriveneellä b) säkillä ei ole vaakanopeutta. Hetkellä jolloin säkki asettuu veneeseen on veneen nopeus 3 m/s ja kiihtyvyys 1 m/s^2. Mikä on veneen nopeus ja kiihtyvyys 1 sekunnin kuluttua tuosta tapahtumasta vaihtoehdoissa a) ja b). Yksinkertaisuuden vuoksi oletetaan että veneen potkuriteho ja kulkuvastus eivät muutu tuona aikana.
Veneongelma
moottoriveneilijä
11
<50
Vastaukset
- pilssiäpumppaava
Kyseessä on nähtävästi kimmoton törmäys. Säkki asettunee laivan kannelle kitkakertoimella 1,00? Nopeuden muutoksen saanee liikemäärän avulla laskettua. Kiihtyvyydessä pitää varmaan soveltaa Newtonin kaavaa F=ma. On tuo teoriassa laskettavissa, jos oletukset saadaan kohdilleen.
- 1_4_5
"On tuo teoriassa laskettavissa, jos oletukset saadaan kohdilleen?"
Onhan se, mutta tästä :"Yksinkertaisuuden vuoksi oletetaan että veneen potkuriteho ja kulkuvastus eivät muutu tuona aikana." johtuen huomattavan työlästä.
Koska potkuriteho pysyy vakiona potkurin työntövoima muuttuu veneen nopeuden mukana. Vastaavasti koska kulkuvastus pysyy vakiona siihen kulunut teho muuttuu veneen nopeuden mukana. Olisi paljon helpompaa jos joko molemmat tehot pysyisivät samana tai sitten molemmat voimat, eikä toinen voima ja toinen teho.
Oletukset eivät kuitenkaan ole ollenkaan kohdallaan:"Hetkellä jolloin säkki asettuu veneeseen on veneen nopeus 3 m/s ja kiihtyvyys 1 m/s^2. "
Kiihtyvyys muuttuu säkin asettuessa veneeseen, joten ei ole ollenkaan selvää milloin veneen kiihtyvyys on juuri tuo 1 m/s^2. Juuri ennen säkin osumista veeeseen, vai heti sen jälkeen kun säkki on veneen suhteen paikallaan, vaiko keskimäärin tuolla välillä vaiko ???
Näin epämääräisesti laadittuun tehtävään ei paljon aikaansa kannata uhrata.
- Moottoriveneilijä
No yritetään nyt kuitenkin. Tuo potkuriteho oli huonosti ilmaistu, tarkoitus oli kertoa että veneeseen vaikuttava ulkoinen nettovoima on vakio.
Peruskaavaksi otetaan:
F= dp = m*dv/dt u*dm/dt
Tapauksessa a) säkillä on sama vaakanopeus kuin veneellä sillä hetkellä kun säkki asettuu veneeseen. Vaikka veneeseen tulee massan lisäystä, sillä on sama nopeus kuin veneellä eli u=0. Eli tuo yhtälö redusoituu muotoon F=m*dv/dt=m*a. Koska veneeseen vaikuttava nettovoima on sama ennen ja jälkeen säkin asettumisen veneeseen, saadaan
200*1 = (200 50)*a eli a = 0,8
Eli kysytty kiihtyvyys on 0,8 m/s^2 ja nopeus yhden sekunnin kuluttua 3,8 m/s.
Tapauksessa b) veneellä on nopeusero veneeseen asettuvaan säkkiin nähden jolloin eli u=3 m/s ja dm=50 kg. Kun F on taas sama ennen ja jälkeen säkin tulon veneeseen, saadaan:
200*1 = (200 50)*dv/dt 50*3/dt eli dv = 0,8*dt-0,6
Siis jos säkki asettuisi veneeseen hyvin lyhyessä ajassa eli dt=0, putoaisi veneen nopeus hetkessä arvoon 2,4 m/s ja sen jälkeen vene kiihtyisi kuin a) kohdassa (0,8 m/s^2) eli saavuttaisi nopeuden 3,2 m/s yhden sekunnin päästä. Sama tulos saadaan vaikka dt olisi pitempikin. - putoaa
Käytännössä veneen kulkuvastus muuttuu hyvin paljon. Toiseksi, vaikka potkuriteho pysyy samana, työntövoima pienenee. Kun veneeseen heitetään neljännes lisää painoa, sen uppouma ja täten myös kulkuvastus kasvaa. Lisäksi hiekkasäkillä on pystysuuntasita nopeutta, jolloin se antaa veneelle pystysuuntaisen impulssin. Tämän vaikutus riippuu siitä, mihin osaan venettä säkki osuu. jos vaikka kuljettaja painaa 80 kg, moottosi 10 kg, niin veneen tyhjäpainoksi jää 110 kg - varsin pieni vene siis. Säkin putoaminen heilauttaa tuollaista melkoisesti. Pystysuuntaisesta liikkeestä johtuen myös potkurin työntövoima katoaa osin hetkeksi.
- Hyvä_tavaton
Moottorivene, joka kuljettajineen painaa 200 kg? Jo tehtävän asettelu vie sitä tarkastelevan harhaan. Soutuvenekin painaa noin 90 kg, sitä soutava kenties 80kg ja tähän perämoottorin, ankkurin, liivien paino ovat yhteensä 200 kg.
Ensimmäinen vastaamaan ehtinyt hahmottaa soutuveneen laivaksi? Oma mielikuva oli säkin yhtenä vaihtoehtona murtavan pudotessa veneessä olijan niskan.
Kulkuvastusta ei saa lisätä, vaikka kuormitus veneessä kasvaa 50 prosenttia. Ei taida kysymyksen asettaja soutaa veneellä?
Mitä tässä pitäisi laskea ja mitä tuloksella on merkitystä, kun ei se liity todellisuuteen muutenkaan? Säkki putoaa tietenkin keskelle venettä, eikä pompsauta esimerkiksi keulaa umpisukelluksiin. Olette varmaan kokeneet joskus yksittäisen aallon läpi puskemisen ja veneen kiihtyvyyden tässä tilanteessa. Potentiaalienergiaa edellä olevan perusteella ei ole, vaikka säkki putosi kenties rautatiesillalta veteen.
Ovatko opiskelutehtävät nykyään tätä luokkaa ja sitten ihmetellään työelämään tulevien sopimattomuutta oikeisiin tehtäviiin. Edellä oli ansiokas tarkastelu, mutta mitä tarkasteltiin, on toinen asia. Kaikki ei sentään ole huonosti. - Moottoriveneilijä
Tuossa tehtävässä vakio potkuriteho oli virhe jonka jo korjasin, piti olla potkurin työntövoima on vakio. Silti nikki "putoaa" jaksaa nälviä asiasta. Totesin tehtävässä myös että yksinkertaisuuden vuoksi oletetaan että veneen kulkuvastus pysyy vakiona mutta nikille "putoaa" tuo ei mene perille. Hyvä tavaton taas ihmettelee veneen painoa. Moottorivene voi olla myös suotuvene jossa on perämoottori. Tehtävän tarkoituksena ei ollut simuloida todellista tilannetta vaan havainnollistaa liikemäärälaskuja.
Sen ainakin oppii että tälle palstalle ei kannata tehtäviä yrittää laatia. Nytkään kukaan ei edes yrittänyt ratkaista tehtävää mutta saivartelijoita riitti sitäkin enemmän. Jos kirjoittaa: "yksinkertaisuuden vuoksi oletetaan..." voi olla varma että nimenomaan tuohon puututaan: "ei noin voi olettaa...", eli mitään ei saisi idealisoida. Vai onko niin että jos ei osaa laskea on vika tehtävässä?- kaikella_hyvällä
Vähän vielä viilaat tekniikkaa, niin opit kysymään ja vastaamaan omiin tehtäviisi. Laita tämä harjoitus talteen ja naura sille parinkymmenen vuoden kuluttua. Silloin voit jo ottaa rennosti tämän kokemuksen. Tiedät myös silloin, miksi keskustelu meni yksinpuheluksi.
- Moottoriveneilijä
Arvoisa nikki kaikella pahalla, myönnän että tehtävä oli huono. Mutta en teidän saivartelujenne takia vaan siksi että siihen ei tullut yhtään ratkaisuyritystä runsaan vuorokauden sisällä. Siksi esitin oman ratkaisun ja oletin että keskustelu loppuu siihen. Mutta pitihän teidän saivartelijoiden tietysti "ylitappaa" tehtävä. Kahdenkymmenen vuoden päästä en ehkä ole enää elossa joten tuotakin osin olet väärässä.
Kun olen itse ratkonut täällä tehtäviä, olen usein havainnut niissä tulkinnanvaraisuuksia. Oma suhtautumiseni on ollut rakentava: olen yrittänyt tulkita mitä on tarkoitettu ja ratkonut siltä pohjalta. Mielestäni on henkisesti köyhää saivarrella sellaisista yksinkertaistuksista jotka on tehtävän laatijankin tiedossa. - Hyvällä
On aivan turha laskea asioita, jotka eivät toteudu oikeassa elämässä. Jos olet kokenut laskija, niin olisit vaihtanut veneen joksikin vapaasti kulkevaksi ratavaunuksi. Sekin olisi voinut painaa 200 kg.
Vaunuun pudotetun säkin vaikutusta ylösalaisena liikkeenä ei olisi tarvinnut huomioida laakereilla varustettuun ratavaunuun, kuten veneessä. Veneeseen vaikuttaa noste ja muuttunut kulkuvaste suuremmalla kuormalla ja kuorman sijoituksestakin riippuen. Olisit pudottanut säkin kuljettimelta suoraan vaunun päälle, niin ei olisi tarvinnut ajatusten harhailla ilmassa tippuvaan säkkiin ja sen mahdolliseen osumiseen veneen kuljettajan päähän.
Lentoratoja laskeneena on vaikea ymmärtää säkin olevan samansuuntaisessa liikkeessä veneeseen pudottuaan mahdollisesti korkealtakin sillalta pudotettuna.
Lopuksi on todettava, että moottoriveneilijä osaa varmasti laskea, mutta onko tässä juuri se kuilu opetusmaailman ja elävässä todellisuudessa tapahtuvien asioiden välillä? Juuri näitä asioitahan tällä palstalla on syytä pohtia, kuinka jokin on tehtävä, että se osataan myös laskea.
Ota ensi kerralla nämä asiat huomioon ja saat varmasti muitakin mukaan. - Moottoriveneilijä
Sen verran olen ollut fysiikan kanssa tekemisissä että tiedän fysiikassa usein laskettavan asioita malleilla jotka ovat täysin vääriä jossain suhteessa mutta antavat riittävän tarkkoja tuloksia laskettavan parametrin suhteen. Samoin opetuksessa käytetään usein yksinkertaistuksia kun halutaan opettaa vain tiettyä asiaa. Esim. tuossa on vierekkäinen tehtävä jossa lasketaan auton kulkuaikaa lineaariseen kiihtyvyysmalliin perustuen. Asiaa tunteva tietää että tuo malli on todellisuutta vastaamaton, neliöjuuri-t malli olisi kuvaavampi. Mutta tietyllä opetuksen tasolla lineaaristakin mallia voidaan käyttää.
Lapsikin ymmärtää että säkkien pudottelu kiihtyvässä liikkeessä olevaan moottoriveneeseen on epäkäytännöllinen kormaustapa. Siten kyseessä ei voi olla tekninen suunnittelutehtävä jossa on otettava kaikki ilmiöt huomioon jotta homma toimii. Eli kyseessä on hypoteettinen tilanne jolla on tarkoitus vain valaista tiettyjen ilmiöiden laskentaa.
Mutta lupaan vasta varoa tehtävien laatimista palstan saivartelijoiden räävittäväksi. - Lillukanvarsia
Moottoriveneilijä kirjoitti:
Sen verran olen ollut fysiikan kanssa tekemisissä että tiedän fysiikassa usein laskettavan asioita malleilla jotka ovat täysin vääriä jossain suhteessa mutta antavat riittävän tarkkoja tuloksia laskettavan parametrin suhteen. Samoin opetuksessa käytetään usein yksinkertaistuksia kun halutaan opettaa vain tiettyä asiaa. Esim. tuossa on vierekkäinen tehtävä jossa lasketaan auton kulkuaikaa lineaariseen kiihtyvyysmalliin perustuen. Asiaa tunteva tietää että tuo malli on todellisuutta vastaamaton, neliöjuuri-t malli olisi kuvaavampi. Mutta tietyllä opetuksen tasolla lineaaristakin mallia voidaan käyttää.
Lapsikin ymmärtää että säkkien pudottelu kiihtyvässä liikkeessä olevaan moottoriveneeseen on epäkäytännöllinen kormaustapa. Siten kyseessä ei voi olla tekninen suunnittelutehtävä jossa on otettava kaikki ilmiöt huomioon jotta homma toimii. Eli kyseessä on hypoteettinen tilanne jolla on tarkoitus vain valaista tiettyjen ilmiöiden laskentaa.
Mutta lupaan vasta varoa tehtävien laatimista palstan saivartelijoiden räävittäväksi.Kyllä täältä yksi saivartelija löytyy, laadit tehtävän kuinka tahansa. Koulutehtävissä on aina tehty yksinkertaistuksia. Esimerkiksi aerodynamiikan oppikirjoissa käsitellään äärettömän pitkää siipeä ja tiedonsiirtotekniikassa häviöttömiä johtoja. Kaikki eivät osaa erottaa, mikä tehtävänannossa on oleellista ja mikä ei. Satelliittien ratalaskelmissa ei tarvitse ottaa huomioon Linnunradan keskustan mustan aukon vaikutusta, vaikka se kiistatta vaikuttaakin.
Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.
Luetuimmat keskustelut
KUPSinpelaaja vangittu törkeästä rikoksesta
Tänään tuli uutinen että Kupsin sopimuspelaajs vangittu törkeästä rikoksesta epäiltynä. Kuka pelaaja kysressä ja mikä ri111284- 281245
Minun oma kaivattuni
Ei ole mikään ilkeä kiusaajatyyppi, vaan sivistynyt ja fiksu sekä ystävällinen ihminen, ja arvostan häntä suuresti. Raka621140Miksi ihmeessä nainen seurustelit kanssani joskus
Olin ruma silloin ja nykyisin vielä rumempi En voi kuin miettiä että miksi Olitko vain rikki edellisestä suhteesta ja ha111018Tervehdys!
Sä voit poistaa nää kaikki, mut mä kysyn silti A:lta sen kokemuksia sun käytöksestä eron jälkeen. Btw, miks haluut sabot65996Persut nimittivät kummeli-hahmon valtiosihteeriksi!
Persujen riveistä löytyi taas uusi törkyturpa valtiosihteeriksi! Jutun perusteella järjenjuoksu on kuin sketsihahmolla.26992Onko ministeri Juuso epäkelpo ministerin tehtäviensä hoitamiseen?
Eikö hänellä ole kompetenttia hoitaa sosiaali- ja terveysministetin toimialalle kuuluvia ministerin tehtäviä?8974Elia tulee vielä
Johannes Kastaja oli Elia, mutta Jeesus sanoi, että Elia tulee vielä. Malakian kirjan profetia Eliasta toteutuu kokonaan30962Sakarjan kirjan 6. luku
Jolla korva on, se kuulkoon. Sain profetian 22.4.2023. Sen sisältö oli seuraava: Suomeen tulee nälänhätä niin, että se6961Kaupungin valtuuston yleisötilaisuus
YouTubessa katsojia 76 Buahahaha buahahaha buahahaha buahahaha buahahaha buahahaha1960