Apua tämän päiväiseen fysiikan ylioppilastehtävään

"Potkurin työntövoima tulee kiihdytetyn ilman momentista. "

Sisältää käännösvirheen.
Momentilla ei siis ole mitään tekemistä asian kanssa, mutta englanninkielisellä momentum:lla, eli liikemäärällä tietystikin on.

Niinpä tietysti! Mietinkin tuota väsyneenä kirjoittaessa, että momentti kuulosti hassulta. No liikemäärä kuulostaa vähintään yhtä hassulta, kun on tottunut englanninkielisiin termeihin.

Kyllä tuo 4,8 m/s taitaa olla oikein, vaikka mallivastaus väittääkin 1.6 m/s: https://drive.google.com/file/d/1Lc466U_9y8GO3GdtzhHzXMg3eVjus_PD/view

Ovat nähtävästi unohtaneet korottaa säteen toiseen potenssiin laskimella näpytellessä. Kaava lukuineen kyllä antaa 4.8 m/s.

Joakim1 kirjoitti:

Niinpä tietysti! Mietinkin tuota väsyneenä kirjoittaessa, että momentti kuulosti hassulta. No liikemäärä kuulostaa vähintään yhtä hassulta, kun on tottunut englanninkielisiin termeihin.

Kyllä tuo 4,8 m/s taitaa olla oikein, vaikka mallivastaus väittääkin 1.6 m/s: https://drive.google.com/file/d/1Lc466U_9y8GO3GdtzhHzXMg3eVjus_PD/view

Ovat nähtävästi unohtaneet korottaa säteen toiseen potenssiin laskimella näpytellessä. Kaava lukuineen kyllä antaa 4.8 m/s.

Lue lisää

Soitin mielenkiinnosta YTL:ään ja ilmoitin virheestä mallivastauksissa. Erikoista, että eivät edes kysyneet mitään taustoja (olenko opettaja, oppilas tms., en ole kumpikaan). Kiittivät vaan ja lupasivat korjata. Saa nähdä koska tulee korjaus.

Joakim1 kirjoitti:

Soitin mielenkiinnosta YTL:ään ja ilmoitin virheestä mallivastauksissa. Erikoista, että eivät edes kysyneet mitään taustoja (olenko opettaja, oppilas tms., en ole kumpikaan). Kiittivät vaan ja lupasivat korjata. Saa nähdä koska tulee korjaus.

Lue lisää

Mitkä kaikki virheet ilmoitit?
Aika hassua pitää roottorin nostovoimaa ilmanvastusvoimana. Kuvitellaanko YTL:ssä tosiaankin ilman virtaavan alhaalta ylöspäin nelikopterin leijuessa!?!
Eihän ko voima ilmanvastuksena muuten ylöspäin vaikuttaisi.
Paljonkohan pisteitä menettää se joka tuo laski oikein, ja oletti ilman vauhdin muutuvan akselin suunnassa ja ilman virtaavan ylhäältä alaspäin. Tehtävänannossahan ei mainittu sen olevan vakio, kuten mallivastauksessa. Ainoastaan että se on koko roottoritasossa sama.

Ykköstehtävässä on sotkettu skalaarit ja vektorit.
Siinä kahdesta skalaarista, matka ja aika väännetään nopeusvektoria. Mistäköhän vektorin suunta silloin saataisiin?
Puhutaankohan lukiotasolla nykyään mitään paikkavektoreista?

Kyllä tuo minusta vaikuttaa siltä että YTL ei osaa asioita yhtään paremmin kuin ennenkään, ja edelleenkin rankaisee oikeasti oikeista vastauksista.

sivusta.seuraaja kirjoitti:

Mitkä kaikki virheet ilmoitit?
Aika hassua pitää roottorin nostovoimaa ilmanvastusvoimana. Kuvitellaanko YTL:ssä tosiaankin ilman virtaavan alhaalta ylöspäin nelikopterin leijuessa!?!
Eihän ko voima ilmanvastuksena muuten ylöspäin vaikuttaisi.
Paljonkohan pisteitä menettää se joka tuo laski oikein, ja oletti ilman vauhdin muutuvan akselin suunnassa ja ilman virtaavan ylhäältä alaspäin. Tehtävänannossahan ei mainittu sen olevan vakio, kuten mallivastauksessa. Ainoastaan että se on koko roottoritasossa sama.

Ykköstehtävässä on sotkettu skalaarit ja vektorit.
Siinä kahdesta skalaarista, matka ja aika väännetään nopeusvektoria. Mistäköhän vektorin suunta silloin saataisiin?
Puhutaankohan lukiotasolla nykyään mitään paikkavektoreista?

Kyllä tuo minusta vaikuttaa siltä että YTL ei osaa asioita yhtään paremmin kuin ennenkään, ja edelleenkin rankaisee oikeasti oikeista vastauksista.

Lue lisää

Nojoo, ehkä tuo mallivastuaksen teksti on hiukan erikoinen. Nostovoimahan on ilmavirtauksesta pinnalle aiheutuvan paineen sovitunsuuntainen integraali kuten ilmanvastuskin, joten en pidä mitenkään vakavana virheenä kutsua roottorin (lapojen) ja ilman välisiä voimia ilmanvastusvoimina. Eihän tuossa suinkaan ole väitetty, että ilmavirta olisi alhaalta ylös. Jo tehtävänannossahan mainitaan virtaus alas.

En ole katsonut muita tehtäviä ja ilmoitin vain tuosta laskimen käytöstä aiheutuneen virheen, jolla vastaukseksi saatiin 1,6 m/s oikean 4,8 m/s sijaan.

Potkuriteorian sulkee pois se, että tuossa sanotaan virtauksen olevan pystysuuntainen. Tarkasti ottaen tilanne on tietysti mahdoton. Tuostahan tulisi ääretön "putki", jossa nopeus olisi vakio eli roottori ei enää kiihdyttäisi ilmaa alas eli mitään nostovoimaakaan ei syntyisi. Nostovoimahan syntyy ko. tapauksesssa juuri siitä, että paikallaan oleva virtaus kiihdytetään ko. nopeuteen, joka potkuriteorian mukaan on SQRT(2)-kertainen nyt laskettuun nähden. Pinta-ala siis supistuu potkurin jälkeen. https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/propth.html

Tosin ei tuo potkuriteoriakaan oikein toimi paikallaan leijuvalle potkurille, koska suppilon suu kasvaa äärettömäksi. Se kuitenkin kuvaa paremmin potkurin toimintaa eli imu on pallomainen ja puhallus suihkumainen. Varsin kaukana pystysuuntaisesta virtauksesta siis potkurin imupuolella.

Lukiofysiikka menee vaikeaksi, kun pitää tehdä oletuksia, jotka usein ovat huonoja.

Ykköstehtävässä tietysti olisi pitänyt olla vauhti, mutta eiköhän tuo nopeuskin kaikille selvinnyt.

Kuten mallivastauksesta huomaat (korjattu jo): https://www.ylioppilastutkinto.fi/images/sivuston_tiedostot/Hyv_vast_piirt/FI_2018_K/2018_k_fy.pdf
kaavaan ei tule puolikasta, eikä kyse ole Bernoullin kaavasta. Ja tietysti m' on massavirta.

Mallivastauksen kaavat pätisivät todellisuudessakin, jos potkuri olisi putkessa, joka pakottaisi virtauksen pystysuoraksi potkurin kohdalla (ei äärettömän kaukana). No kuvassahan on pieni putkenpätkä, mutta tuo tuskin on riittävä.

Jos laskenta tehdään ilman putkea ja ko. oletusta, tulee nopeudeksi Ve SQRT(2)-kertainen, mutta Ve on "kaukana" potkurivirrassa, jossa virtausala ei ole potkurin halkaisijan mukaan laskettu A, ei siis potkurin kohdalla. Potkurin kohdalla nopeus on eri puolien keskiarvo eli ko. tapauksessa puolet Ve:stä eli 0.5*SQRT(2) * aiemmin laskettu V. Nyt siis massavirta potkurin läpi on 0.5*SQRT(2) eli 1/SQRT(2) kertainen mallivastaukseen verrattuna ja jättövirtauksen nopeus SQRT(2) kertainen. F=m' * V kaavassa nuo kaksi kerrointa kerrotaan toisillaan, 0.5*SQRT(2)*SQRT(2) = 1. Toisin sanoen potkuriteorian mukaisillakin kaavoilla sadaan (tietenkin!) sama liikemäärä massavirran ja loppunopeuden tulona, mutta sillä massavirta olisi 1/SQRT(2) ja nopeus SQRT(2) pystysuoraoletukseen verrattuna.

Tuohon potkuriteorian kaavaan puolikas tulee siis siitä, että A ja Ve on määritelty eri kohdissa, ei Bernoullista tms. Kuvitteellisen suppilon päässä on nopeus Ve, mutta virtauspinta-ala on enää puolet A:sta. Siksi siis tarvitaan kerroin 0.5 korjaamaan tuo potkurin halkaisijaan perustuva A potkurivirran pinta-alaksi.

b-kohdassa olisi sitten potkuriteorian mukaisesti pitänyt laskea tehoksi P=0.5*m' * Ve^2 = 0.25*rho*A*Ve^3 eli tehoksi olisi tullu 1/SQRT(2)-kertainen eli 14 W. Kaava tulee tietysti massavirralle tuotetusta kineettisestä energiasta.

Samalla periaatteella laskien b-kohta pystysuoraoletuksella olisi antanut vain 10 W, mikä oikeastaan osoittaa, että oletus ei oikein ole pätevä. Kahdella yhtä oikealla tavalla lasketusta tehosta toinen on 2-kertainen. Potkuriteorian mukaisesti laskemalla ongelmaa ei ole, sillä voima syntyy V/SQRT(2) nopeudessa eli P=F*Vpotkuri antaa samat 14 W.

Toivottavasti YTL antaa täydet pisteet b-kohdasta 10 W vastauksellakin!

Joakim1 kirjoitti:

Kuten mallivastauksesta huomaat (korjattu jo): https://www.ylioppilastutkinto.fi/images/sivuston_tiedostot/Hyv_vast_piirt/FI_2018_K/2018_k_fy.pdf
kaavaan ei tule puolikasta, eikä kyse ole Bernoullin kaavasta. Ja tietysti m' on massavirta.

Mallivastauksen kaavat pätisivät todellisuudessakin, jos potkuri olisi putkessa, joka pakottaisi virtauksen pystysuoraksi potkurin kohdalla (ei äärettömän kaukana). No kuvassahan on pieni putkenpätkä, mutta tuo tuskin on riittävä.

Jos laskenta tehdään ilman putkea ja ko. oletusta, tulee nopeudeksi Ve SQRT(2)-kertainen, mutta Ve on "kaukana" potkurivirrassa, jossa virtausala ei ole potkurin halkaisijan mukaan laskettu A, ei siis potkurin kohdalla. Potkurin kohdalla nopeus on eri puolien keskiarvo eli ko. tapauksessa puolet Ve:stä eli 0.5*SQRT(2) * aiemmin laskettu V. Nyt siis massavirta potkurin läpi on 0.5*SQRT(2) eli 1/SQRT(2) kertainen mallivastaukseen verrattuna ja jättövirtauksen nopeus SQRT(2) kertainen. F=m' * V kaavassa nuo kaksi kerrointa kerrotaan toisillaan, 0.5*SQRT(2)*SQRT(2) = 1. Toisin sanoen potkuriteorian mukaisillakin kaavoilla sadaan (tietenkin!) sama liikemäärä massavirran ja loppunopeuden tulona, mutta sillä massavirta olisi 1/SQRT(2) ja nopeus SQRT(2) pystysuoraoletukseen verrattuna.

Tuohon potkuriteorian kaavaan puolikas tulee siis siitä, että A ja Ve on määritelty eri kohdissa, ei Bernoullista tms. Kuvitteellisen suppilon päässä on nopeus Ve, mutta virtauspinta-ala on enää puolet A:sta. Siksi siis tarvitaan kerroin 0.5 korjaamaan tuo potkurin halkaisijaan perustuva A potkurivirran pinta-alaksi.

b-kohdassa olisi sitten potkuriteorian mukaisesti pitänyt laskea tehoksi P=0.5*m' * Ve^2 = 0.25*rho*A*Ve^3 eli tehoksi olisi tullu 1/SQRT(2)-kertainen eli 14 W. Kaava tulee tietysti massavirralle tuotetusta kineettisestä energiasta.

Samalla periaatteella laskien b-kohta pystysuoraoletuksella olisi antanut vain 10 W, mikä oikeastaan osoittaa, että oletus ei oikein ole pätevä. Kahdella yhtä oikealla tavalla lasketusta tehosta toinen on 2-kertainen. Potkuriteorian mukaisesti laskemalla ongelmaa ei ole, sillä voima syntyy V/SQRT(2) nopeudessa eli P=F*Vpotkuri antaa samat 14 W.

Toivottavasti YTL antaa täydet pisteet b-kohdasta 10 W vastauksellakin!

Lue lisää

Niin taas.
Törmäät toistuvasti samaan olettamaasi että massan kiihdyttäminen putkessa vaatisi erilaisen voiman kuin avonaisena.
Impulssin kaava ei erittele sitä missä tilassa massan kiihdytys tapahtuu, se noudattaa Newtonin 2.sta ja esimerkiksi liike-energian muutos on ½mv2² - ½mv1² joka on F*s voiman ollessa vakio ja m=rAs ,joten F = ½rA(v2² -v1²).
Tämä on täsmälleen Bernoullin nopeuspaine ja samaan tulokseen päädytään myös impulssin kaavalla.
Voima F on se voima joka tarvitaan kiihdyttämään massa haluttuun nopeuteen, potkurin eri-puolet tai ympäröivät tunnelit eivät liity tähän mitenkään ja impulssin kaavassa m' ei siis ole massavirta vaan voiman tekemän työn pituuden , massan tiheyden ja pinta-alan tulo.

e.d.k kirjoitti:

Niin taas.
Törmäät toistuvasti samaan olettamaasi että massan kiihdyttäminen putkessa vaatisi erilaisen voiman kuin avonaisena.
Impulssin kaava ei erittele sitä missä tilassa massan kiihdytys tapahtuu, se noudattaa Newtonin 2.sta ja esimerkiksi liike-energian muutos on ½mv2² - ½mv1² joka on F*s voiman ollessa vakio ja m=rAs ,joten F = ½rA(v2² -v1²).
Tämä on täsmälleen Bernoullin nopeuspaine ja samaan tulokseen päädytään myös impulssin kaavalla.
Voima F on se voima joka tarvitaan kiihdyttämään massa haluttuun nopeuteen, potkurin eri-puolet tai ympäröivät tunnelit eivät liity tähän mitenkään ja impulssin kaavassa m' ei siis ole massavirta vaan voiman tekemän työn pituuden , massan tiheyden ja pinta-alan tulo.

Lue lisää

"voiman tekemän työn pituuden , massan tiheyden ja pinta-alan tulo."
Siis aikayksikköä kohti.

e.d.k kirjoitti:

Niin taas.
Törmäät toistuvasti samaan olettamaasi että massan kiihdyttäminen putkessa vaatisi erilaisen voiman kuin avonaisena.
Impulssin kaava ei erittele sitä missä tilassa massan kiihdytys tapahtuu, se noudattaa Newtonin 2.sta ja esimerkiksi liike-energian muutos on ½mv2² - ½mv1² joka on F*s voiman ollessa vakio ja m=rAs ,joten F = ½rA(v2² -v1²).
Tämä on täsmälleen Bernoullin nopeuspaine ja samaan tulokseen päädytään myös impulssin kaavalla.
Voima F on se voima joka tarvitaan kiihdyttämään massa haluttuun nopeuteen, potkurin eri-puolet tai ympäröivät tunnelit eivät liity tähän mitenkään ja impulssin kaavassa m' ei siis ole massavirta vaan voiman tekemän työn pituuden , massan tiheyden ja pinta-alan tulo.

Lue lisää

Kun ilma oletetaan kokoonpuritumattomaksi ja roottorin ympärillä on poikkipinta-alaltaan vakio tunneli, ei massa kiihdy voiman vaikutuksesta lainkaan, vaan sen paine kasvaa.
Mikähän mahtaa silloin olla sinun mukaasi voiman tekemän työn pituus?

Ai miksei kiihdy?
No koska jos kiihtyy tulee tunnelista ulos aikayksikköä enemmän massaa kuin sinne menee sisään, mikä onnistuu ainoastaan mikäli se tunneli tuottaa lisää massaa. Energian tarve on silloin Einsteinin kaavan E = m* c*c mukainen.

jotain.realismia kirjoitti:

Kun ilma oletetaan kokoonpuritumattomaksi ja roottorin ympärillä on poikkipinta-alaltaan vakio tunneli, ei massa kiihdy voiman vaikutuksesta lainkaan, vaan sen paine kasvaa.
Mikähän mahtaa silloin olla sinun mukaasi voiman tekemän työn pituus?

Ai miksei kiihdy?
No koska jos kiihtyy tulee tunnelista ulos aikayksikköä enemmän massaa kuin sinne menee sisään, mikä onnistuu ainoastaan mikäli se tunneli tuottaa lisää massaa. Energian tarve on silloin Einsteinin kaavan E = m* c*c mukainen.

Lue lisää

Niinhän se on että jos ilma ei kutistu niin putkeen tulee saman verran ilmaa kuin siitä tulee ulos, myös nopeus on sama koko putken matkalla joten ilma on kiihdytettävä ennen sen tuloa putkeen.
Kun näin on, niin sillä putkella ei sitten ole mitään osaa koko kiihdytystapahtumaan eli koko juttu toimii paine-eron vaikuttamana ja voiman tai tehon kannalta ei ole väliä tehdäänkö se paine-ero putken sisällä tai sen ulkopuolella tai millä tavalla tai onko koko putkea lainkaan, voima vain muuttaa massan liike-energiaa .
Voiman tekemän työn pituus on kiihdytettävän massan alku- ja loppunopeuden keskiarvo *aika ja huom. näissä kaavoissa voiman on oletettu olevan vakio.

Joakim1 kirjoitti:

Kuten mallivastauksesta huomaat (korjattu jo): https://www.ylioppilastutkinto.fi/images/sivuston_tiedostot/Hyv_vast_piirt/FI_2018_K/2018_k_fy.pdf
kaavaan ei tule puolikasta, eikä kyse ole Bernoullin kaavasta. Ja tietysti m' on massavirta.

Mallivastauksen kaavat pätisivät todellisuudessakin, jos potkuri olisi putkessa, joka pakottaisi virtauksen pystysuoraksi potkurin kohdalla (ei äärettömän kaukana). No kuvassahan on pieni putkenpätkä, mutta tuo tuskin on riittävä.

Jos laskenta tehdään ilman putkea ja ko. oletusta, tulee nopeudeksi Ve SQRT(2)-kertainen, mutta Ve on "kaukana" potkurivirrassa, jossa virtausala ei ole potkurin halkaisijan mukaan laskettu A, ei siis potkurin kohdalla. Potkurin kohdalla nopeus on eri puolien keskiarvo eli ko. tapauksessa puolet Ve:stä eli 0.5*SQRT(2) * aiemmin laskettu V. Nyt siis massavirta potkurin läpi on 0.5*SQRT(2) eli 1/SQRT(2) kertainen mallivastaukseen verrattuna ja jättövirtauksen nopeus SQRT(2) kertainen. F=m' * V kaavassa nuo kaksi kerrointa kerrotaan toisillaan, 0.5*SQRT(2)*SQRT(2) = 1. Toisin sanoen potkuriteorian mukaisillakin kaavoilla sadaan (tietenkin!) sama liikemäärä massavirran ja loppunopeuden tulona, mutta sillä massavirta olisi 1/SQRT(2) ja nopeus SQRT(2) pystysuoraoletukseen verrattuna.

Tuohon potkuriteorian kaavaan puolikas tulee siis siitä, että A ja Ve on määritelty eri kohdissa, ei Bernoullista tms. Kuvitteellisen suppilon päässä on nopeus Ve, mutta virtauspinta-ala on enää puolet A:sta. Siksi siis tarvitaan kerroin 0.5 korjaamaan tuo potkurin halkaisijaan perustuva A potkurivirran pinta-alaksi.

b-kohdassa olisi sitten potkuriteorian mukaisesti pitänyt laskea tehoksi P=0.5*m' * Ve^2 = 0.25*rho*A*Ve^3 eli tehoksi olisi tullu 1/SQRT(2)-kertainen eli 14 W. Kaava tulee tietysti massavirralle tuotetusta kineettisestä energiasta.

Samalla periaatteella laskien b-kohta pystysuoraoletuksella olisi antanut vain 10 W, mikä oikeastaan osoittaa, että oletus ei oikein ole pätevä. Kahdella yhtä oikealla tavalla lasketusta tehosta toinen on 2-kertainen. Potkuriteorian mukaisesti laskemalla ongelmaa ei ole, sillä voima syntyy V/SQRT(2) nopeudessa eli P=F*Vpotkuri antaa samat 14 W.

Toivottavasti YTL antaa täydet pisteet b-kohdasta 10 W vastauksellakin!

Lue lisää

Mitä suurimmalla todennäköisyydellä YTL antaa pisteet vain siitä yhdestä ja ainoasta vastauksesta jota he itse pitävät ainoana oikena. Näin se on ainakin tähän asti mennyt, toki muunlainen tilanne olisi tervetullutta edistystä. Eihän kokelaita pitäisi rankaista YTL:n tekemistä mokista, olivatpa ne sitten tehtävänannossa tai mallivastauksissa.

Ykköstehtävässä pitäisi tietysti hyväksyä vastaus, jossa ainoastaan aika on mainittu, koska oikeaa vaihtoehtoa paikkavektorista ei ollut valittavana. Eihän väärän vaihtoehdon eli matkan mainitsemisen pitäisi lisätä pisteitä ollenkaan. Siitä voidaan toki keskustella pitäisikö sen vähentää pisteitä, mutta näin ei tule käymään, kuten mallivastaus osoittaa, joten keskustelu siitä on täysin turhaa.
10 tehtävässä taas oikeaksi hyväksyttäviä pitäisi olla useita, koska tehtävänannon oletus ei ole fysikaalisesti edes mahdollinen kuten jo totesitkin.

e.d.k kirjoitti:

Niinhän se on että jos ilma ei kutistu niin putkeen tulee saman verran ilmaa kuin siitä tulee ulos, myös nopeus on sama koko putken matkalla joten ilma on kiihdytettävä ennen sen tuloa putkeen.
Kun näin on, niin sillä putkella ei sitten ole mitään osaa koko kiihdytystapahtumaan eli koko juttu toimii paine-eron vaikuttamana ja voiman tai tehon kannalta ei ole väliä tehdäänkö se paine-ero putken sisällä tai sen ulkopuolella tai millä tavalla tai onko koko putkea lainkaan, voima vain muuttaa massan liike-energiaa .
Voiman tekemän työn pituus on kiihdytettävän massan alku- ja loppunopeuden keskiarvo *aika ja huom. näissä kaavoissa voiman on oletettu olevan vakio.

Lue lisää

"Voiman tekemän työn pituus on kiihdytettävän massan alku- ja loppunopeuden keskiarvo *aika ja huom. näissä kaavoissa voiman on oletettu olevan vakio."

Entä jos nopeus on eri osissa massa erisuuntaista? Lasketaanko kullekin hituselle erikseen?
Vai lasketko sen pituutesi kenties painopisteen alku- ja loppunopeuksista?
Tulos on joka tapauksessa vektorisuure tuolla määritelmällä, joten pituus on nimikkeenä sangen harhaanjohtava. Pituus kun tarkoittaa fysiikassa skalaarisuuretta.

Et kuitenkaan edes vastannut kysymykseen, mikä koski tilannetta jossa ilmaa ei kiihdytetä, vaan roottorilla muodostetaan paine-ero. Silloin sekä alku että loppunopeus ovat tasan nolla, olipa aika kuinka pitkä tahansa. Mitä hyötyä tästä lasketusta nollatuloksesta siis silloin on?
Todellisuudessa paine-ero siis korvaa tällöin ainakin osan kontaktivoimasta alustan ja härpäkkeen välistä, muttei kiihdytä mitään minnekään. Voimaa kuitenkin syntyy, mutta laskelmasi tulos (=kiihdytettävän massan alku- ja loppunopeuden keskiarvo *aika ) on määritelmäsi mukaan tasan nolla. Tämä skenaario ei siis liity enää siihen YO tehtävään yhtään mitenkään, jos se seikka jäi vielä epäselväksi.

näinköhän.meni kirjoitti:

"Voiman tekemän työn pituus on kiihdytettävän massan alku- ja loppunopeuden keskiarvo *aika ja huom. näissä kaavoissa voiman on oletettu olevan vakio."

Entä jos nopeus on eri osissa massa erisuuntaista? Lasketaanko kullekin hituselle erikseen?
Vai lasketko sen pituutesi kenties painopisteen alku- ja loppunopeuksista?
Tulos on joka tapauksessa vektorisuure tuolla määritelmällä, joten pituus on nimikkeenä sangen harhaanjohtava. Pituus kun tarkoittaa fysiikassa skalaarisuuretta.

Et kuitenkaan edes vastannut kysymykseen, mikä koski tilannetta jossa ilmaa ei kiihdytetä, vaan roottorilla muodostetaan paine-ero. Silloin sekä alku että loppunopeus ovat tasan nolla, olipa aika kuinka pitkä tahansa. Mitä hyötyä tästä lasketusta nollatuloksesta siis silloin on?
Todellisuudessa paine-ero siis korvaa tällöin ainakin osan kontaktivoimasta alustan ja härpäkkeen välistä, muttei kiihdytä mitään minnekään. Voimaa kuitenkin syntyy, mutta laskelmasi tulos (=kiihdytettävän massan alku- ja loppunopeuden keskiarvo *aika ) on määritelmäsi mukaan tasan nolla. Tämä skenaario ei siis liity enää siihen YO tehtävään yhtään mitenkään, jos se seikka jäi vielä epäselväksi.

Lue lisää

Liikemäärän kaavan tulkinnasta oli kyse, tukivoimat ja muodonmuutokset erikseen.

e.d.k kirjoitti:

Niin taas.
Törmäät toistuvasti samaan olettamaasi että massan kiihdyttäminen putkessa vaatisi erilaisen voiman kuin avonaisena.
Impulssin kaava ei erittele sitä missä tilassa massan kiihdytys tapahtuu, se noudattaa Newtonin 2.sta ja esimerkiksi liike-energian muutos on ½mv2² - ½mv1² joka on F*s voiman ollessa vakio ja m=rAs ,joten F = ½rA(v2² -v1²).
Tämä on täsmälleen Bernoullin nopeuspaine ja samaan tulokseen päädytään myös impulssin kaavalla.
Voima F on se voima joka tarvitaan kiihdyttämään massa haluttuun nopeuteen, potkurin eri-puolet tai ympäröivät tunnelit eivät liity tähän mitenkään ja impulssin kaavassa m' ei siis ole massavirta vaan voiman tekemän työn pituuden , massan tiheyden ja pinta-alan tulo.

Lue lisää

Ensimmäiseksi vastauksesi on väärä ko. yo. tehtävään, kuten huomaat vertaamalla YTL:n vastauksiin. Potkurin ilmalle tekemä työ on tietysti P=F*V. Potkuri tekee työnsä juuri siinä paikassa missä se on ja nopeus on juuri se nopeus mikä potkurin kohdalla on potkuriin nähden. Tuo työ muuttuu ilman liikemääräksi. Tehtävänannossa oli sanottu, että nopeus on tasainen poikkisuunnassa ja pystysuuntainen. Tuosta seuraa, että V on vakio potkurin läheisyydessä. Potkuri ei siis ko. paikassa kiihdytä virtausta, vaan aiheuttaa ainoastaan voiman eli paine-eron, joka sitten kiihdyttää siellä putken päässä.

Voima on tietysti myös F=dp*A millä tahansa tasolla. Bernoullin mukaan nopeuden muutos 0 -> V vaatii paineen 0.5*rho*V^2. Tuosta voisi tietysi kuvitella seuraavan, että F=0.5*rho*V^2*A kuten väität. Vastaavasti P=F*V ja P=0.5*m'*V^2=0.5*rho*A*V^3 antavat saman eli kaikki näyttää hienolta. Mutta pieleen menee! Homma menee pieleen siinä, että ko. kaavoja pitää soveltaa siellä, missä virtaus kiihtyy eli sen putken alkupäässä (oletuksenahan oli pystysuora virtaus, joka ei voi kiihtyä). Jotta virtaus voi kiihtyä, pitää pinta-alan pienentyä. Siellä putken päässä pitää siis olla suurempi pinta-ala. Enää ei olekaan selvää, että potkurin kohdalla pitäisi olla tuo yllä laskettu dp=0.5*rho*V^2. Ylläolevissa kaavoissa A ei voi olla pinta-ala potkurin kohdalla, vaan efektiivinen pinta-ala siellä missä kiihdytys tapahtuu. Eli suurempi kuin potkurin kohdalla, mistä seuraa, että dp on pienempi.

Mistä sitten saa sen oikean dp:n ja voiman? Tietysti siitä, että käyttää myös liikemäärää, jonka tulee säilyä aivan yhtä lailla kuin energian. Virtaukselle aiheutettu ulkoinen voima F pitää vastata virtauksen liikemäärän muutosnopeuttta. Eli F=m'*V. Kaava pätee niin putkelliselle kuin putkettomalla potkurille. Molemmissa pitää vain huomata, että V on se loppunopeus, joka putkettoman potkurin tapauksessa on vasta selvästi potkurin jälkeen.

Putkettoman potkurin tapauksessa kiihtyminen tapahtuu juuri potkurin ympäristössä. Siksi se efektiivinen pinta-ala on juuri se potkurin määrittämä pinta-ala. Loppunopeus saavutetaan vasta potkurin jälkeen pienemmällä pinta-alalla, jonka voi osoittaa olevan puolet pinta-alasta potkurin kohdalla.

Joakim1 kirjoitti:

Ensimmäiseksi vastauksesi on väärä ko. yo. tehtävään, kuten huomaat vertaamalla YTL:n vastauksiin. Potkurin ilmalle tekemä työ on tietysti P=F*V. Potkuri tekee työnsä juuri siinä paikassa missä se on ja nopeus on juuri se nopeus mikä potkurin kohdalla on potkuriin nähden. Tuo työ muuttuu ilman liikemääräksi. Tehtävänannossa oli sanottu, että nopeus on tasainen poikkisuunnassa ja pystysuuntainen. Tuosta seuraa, että V on vakio potkurin läheisyydessä. Potkuri ei siis ko. paikassa kiihdytä virtausta, vaan aiheuttaa ainoastaan voiman eli paine-eron, joka sitten kiihdyttää siellä putken päässä.

Voima on tietysti myös F=dp*A millä tahansa tasolla. Bernoullin mukaan nopeuden muutos 0 -> V vaatii paineen 0.5*rho*V^2. Tuosta voisi tietysi kuvitella seuraavan, että F=0.5*rho*V^2*A kuten väität. Vastaavasti P=F*V ja P=0.5*m'*V^2=0.5*rho*A*V^3 antavat saman eli kaikki näyttää hienolta. Mutta pieleen menee! Homma menee pieleen siinä, että ko. kaavoja pitää soveltaa siellä, missä virtaus kiihtyy eli sen putken alkupäässä (oletuksenahan oli pystysuora virtaus, joka ei voi kiihtyä). Jotta virtaus voi kiihtyä, pitää pinta-alan pienentyä. Siellä putken päässä pitää siis olla suurempi pinta-ala. Enää ei olekaan selvää, että potkurin kohdalla pitäisi olla tuo yllä laskettu dp=0.5*rho*V^2. Ylläolevissa kaavoissa A ei voi olla pinta-ala potkurin kohdalla, vaan efektiivinen pinta-ala siellä missä kiihdytys tapahtuu. Eli suurempi kuin potkurin kohdalla, mistä seuraa, että dp on pienempi.

Mistä sitten saa sen oikean dp:n ja voiman? Tietysti siitä, että käyttää myös liikemäärää, jonka tulee säilyä aivan yhtä lailla kuin energian. Virtaukselle aiheutettu ulkoinen voima F pitää vastata virtauksen liikemäärän muutosnopeuttta. Eli F=m'*V. Kaava pätee niin putkelliselle kuin putkettomalla potkurille. Molemmissa pitää vain huomata, että V on se loppunopeus, joka putkettoman potkurin tapauksessa on vasta selvästi potkurin jälkeen.

Putkettoman potkurin tapauksessa kiihtyminen tapahtuu juuri potkurin ympäristössä. Siksi se efektiivinen pinta-ala on juuri se potkurin määrittämä pinta-ala. Loppunopeus saavutetaan vasta potkurin jälkeen pienemmällä pinta-alalla, jonka voi osoittaa olevan puolet pinta-alasta potkurin kohdalla.

Lue lisää

Linkitän sulle tämän saman kuvan taas kerran:
https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/Images/propth.gif

Teho on voima *nopeus, jossa nopeus on F.n nopeus, joka on muuttuva ja keskimäärin (v1 v2)/2.

Annan esimerkin, jonka varmaan tunnet venepuolelta.
Oletetaan venenopeus v1 ja propulsion potkurivirran(tai suihkun) nopeus v2.
Propulsion työntövoima on F, josta venettä liikuttava teho on F*v1 ja propulsion teho F*(v1 v2)/2 ja hyötysuhteeksi P1/P2 tulee
n =2/(1 v2/v1)
Jos teho olisi voima *virtauksen loppunopeus (v2), kyseinen hyötysuhteen kaava olisi erilainen?

Tuskin edes yrität kiistää asiaa.

Impulssin kaavassa m' on m/t siis massaa aikayksikköä kohti.
Jotta massan suuruus olisi mahdollista tuntea on rajattava tietty osa pinta-alaa nopeuden ja tiheyden lisäksi.
Se millä kohtaa virtausta kiihdytys tapahtuu tai millaisesta tilasta alkaa ei vaikuta tähän, häviöt ja potkurin hyötysuhteet on eri asiaa.

kyllä tässä joakim1 on oikeassa ja edk väärässä! ollaan muistaakseni edk:n kanssa kinasteltu tästä joskus aiemminkin :-)

martta00 kirjoitti:

kyllä tässä joakim1 on oikeassa ja edk väärässä! ollaan muistaakseni edk:n kanssa kinasteltu tästä joskus aiemminkin :-)

Jep.
Väärässä oleminen on inhimillistä, en sitä häpeä.
Nyt vain joku voisi oikaista selvemmin missä menen metsään, nuo Joakimin selitykset eivät liity suoranaisesti mitenkään impulssin- ja tehon kaavojen tulkintaan.

martta00 kirjoitti:

kyllä tässä joakim1 on oikeassa ja edk väärässä! ollaan muistaakseni edk:n kanssa kinasteltu tästä joskus aiemminkin :-)

Ilmanvastus on 1/2 rooAv^2.
Maalaisjärki sanoo että virtauksen pysäyttäminen vaatii saman voiman kuin sen kiihdyttäminen, ainakin saman energian saa tai tarvitaan, niin miksi kiihdyttämiseen tarvittaisi kaksinkertainen voima ?

taas-ymmällään kirjoitti:

Ilmanvastus on 1/2 rooAv^2.
Maalaisjärki sanoo että virtauksen pysäyttäminen vaatii saman voiman kuin sen kiihdyttäminen, ainakin saman energian saa tai tarvitaan, niin miksi kiihdyttämiseen tarvittaisi kaksinkertainen voima ?

Lue lisää

Liikemäärän kaavassa kun voima on vakio, sen nopeus muuttuu samoin kuin massan jota se kiihdyttää, joten sekä massavirtaa että tehoa laskiessa on käytettävä voimalle keskimääräistä nopeutta, muuten menee väärin.

Liikemäärä kirjoitti:

Liikemäärän kaavan tulkinnasta oli kyse, tukivoimat ja muodonmuutokset erikseen.

Edk:n esimerkissä liikemäärän muutos on pääosin vaakasuoraa ja vastakkaissuuntaista.
Mistä ihmeen tukivoimista ja muodonmuutoksista mahdat kertoa?
Ilman, nelikopterin vai ??? Ja miten se liittyy yhtään mihinkään tehtävässä esitettyyn tai täällä kirjoitettuun???

taas-ymmällään kirjoitti:

Ilmanvastus on 1/2 rooAv^2.
Maalaisjärki sanoo että virtauksen pysäyttäminen vaatii saman voiman kuin sen kiihdyttäminen, ainakin saman energian saa tai tarvitaan, niin miksi kiihdyttämiseen tarvittaisi kaksinkertainen voima ?

Lue lisää

Ilmanvastus on 1/2 rooAv^2 vain ja ainoastaan silloin, kun Cd = 1.
"Maalaisjärki sanoo että virtauksen pysäyttäminen vaatii saman voiman kuin sen kiihdyttäminen" Maalaisjärkesi on tässä väärässä. Kiihdyttää voi aivan millä voimalla tahansa, ja niin voi pysäyttämisenkin tehdä. Voiman vaikutusaika ja -matka vaan muuttuvat käytetyn voiman mukana.

"miksi kiihdyttämiseen tarvittaisi kaksinkertainen voima ?"
Mistä moisen oletuksen olet keksinyt? Yritätkö kenties ampua omaa oletustasi alas?

Näin.Se.Vaan.On kirjoitti:

Liikemäärän kaavassa kun voima on vakio, sen nopeus muuttuu samoin kuin massan jota se kiihdyttää, joten sekä massavirtaa että tehoa laskiessa on käytettävä voimalle keskimääräistä nopeutta, muuten menee väärin.

Lue lisää

Liikemäärän kaava on p = m*v. Siinä ei edes esiinny voimaa.
Voimalla ei myöskään ole mitään nopeutta. Ei keskimääräistä eikä mitään muutakaan. Voimalla on vain suuruus, suunta ja vaikutuspiste, -alue, tai -kohde. Ja on sillä toki vastavoimansakin.

fysiikkaa.eikä.sekoilua kirjoitti:

Liikemäärän kaava on p = m*v. Siinä ei edes esiinny voimaa.
Voimalla ei myöskään ole mitään nopeutta. Ei keskimääräistä eikä mitään muutakaan. Voimalla on vain suuruus, suunta ja vaikutuspiste, -alue, tai -kohde. Ja on sillä toki vastavoimansakin.

Lue lisää

Kun "ilmahiukkanen" kiihdytetään nopeuteen V sille annetaan liikemäärä p=m*V. Koska ilma on jatkuva aine, siis kaasu, kannattaa hommaa käsitellä massavirran kautta.

Impulssi eli liikemäärän muutos I=F*t tietyssä ajassa pitää olla sama kuin ilmalle tehty liikemäärä eli F*t = m*V (ilma on paikoillaan ennen impulssia). Tuota muokkaamalla saadaan F= m/t * V, missä m/t=m' on massavirta.

Voimalla ei ole nopeutta, mutta se kohdistuu tietyllä nopeudella liikkuvaan ilmaan. Voiman tekemä työ on W=F*s ja teho vastaavasti P=F*V.

Nyt pitää sitten miettiä reunaehdot niin, että potkurin tekemä työ vastaa ilmalle tullutta liike-energiaa ja potkurin aiheuttama impulssi sille tullutta liikemäärää,

e.d.k kirjoitti:

Jep.
Väärässä oleminen on inhimillistä, en sitä häpeä.
Nyt vain joku voisi oikaista selvemmin missä menen metsään, nuo Joakimin selitykset eivät liity suoranaisesti mitenkään impulssin- ja tehon kaavojen tulkintaan.

Lue lisää

Minun on ainakin hyvin vaikea hahmottaa mistä saat tuon kaavasi F = ½rA(v2² -v1²). Kaavahan on toki oikein potkurille potkuriteorian mukaisen kuvitteellisen suppilon kanssa, MUTTA vain silloin kuin A on määritelty potkurin kohdalla ja V1 ja V2 potkurin eri puolilla, siis ei potkurin kohdalla. Potkuriteoriaan kuuluu myös tieto (katso aiemman linkkini sisällä oleva linkki), että nopeus potkurin kohdalla on keskiarvo nopeuksista V2 ja V1.

Muokataan hieman tuota kaavaa tuolla tiedolla. (V2^2-V1^2) on tunnetusti sama kuin (V2-V1)*(V2-V1). Nyt kaavassa on siis 0.5*(V1 V2), joka on juuri nopeus potkurin kohdalla. Merkitään sitä V:llä. Kaava tuli siis muotoon F=r*A*V(V2-V1). Nyt V ja A on määritetty samassa kohtaa, jolloin r*A*V on yksinkertaisesti massavirta eli kaavasta tuli F=m' * (V2-V1) eli ko. tapauksessa F=m' * V2 V1:n ollessa nolla.

Potkuriteorian kaavan 0.5 ei siis tule bernoullista tms. vaan ainoastaan siitä, että on päätetty määritellä A keskelle ja V1 ja V2 reunoille.

Neste- tai ilmasuihkun tuottavan laitteen työntövoima on aina helpointa ja varminta laskea liikemäärän kautta. Laitteen aiheuttama liikemäärän muutos aikayksikköä kohti eli m'*(V2-V1) on sama kuin sen aiheuttama työntövoima.

Mikä muuttuu, kun potkuri laitetaan putkeen? Ei mikään muu kuin nopeuskenttä. Samalla massavirralla ja nopeudenmuutoksella tulee täsmälleen sama työntövoima. MUTTA potkurin kohdalla virtausnopeus on eri. Putkessa virtaus ei voi kiihtyä ennen eikä jälkeen potkurin vaan muutos voi tapahtua vain putken päissä. On tunnettua, että putkesta purkautuva neste/kaasu säilyttää nopeutensa. Purkupäässä ei siis tapahdu potkurin kaltaista suppilomaista kiihtymistämä, vaan nopeus säilyy samana kuin putkessa. Putken imupäässä sen sijaan tapahtuu samankaltainen suppilomainen kiihtyminen kuin putkettoman potkurin tapauksessa.

Miten potkurin kohdalla oleva virtausnopeus vaikuttaa potkuriin kohdistuvaan voimaan? Potkurin virtaukselle tekemä työ on P=F*V. Sen tulee vastata virtauksen liike-energian muutosta aikayksikössä. Jos sekä putkettoman, että putkellisen potkurin aikaansaama liikemäärän ja liike-energian muutos ovat samoja, on putkellinen potkuri pienempi, samana kokoinen kuin putkettoman kuvitteellisen suppilon pää eli puolet pinta-alasta 1/SQRT(2) halkaisijasta. Tällöin nopeus potkurin kohdalla on SQRT(2)-kertainen putkettomaan nähden ja vastaavasti potkuriin kohdistuva voima 1/SQRT(2). Silti työntövoima on sama! Työntövoimasta putkellisessa tapauksessa osa tulee putken seinämän kautta. Potkuriin kohdistuva voima voi olla täysin eri suuntaankin, jos putkessa on mutkia, mutta työntövoima kuitenkin tulee lopullisen liikemäärämuutoksen vastavoimana.

fysiikkaa.eikä.sekoilua kirjoitti:

Liikemäärän kaava on p = m*v. Siinä ei edes esiinny voimaa.
Voimalla ei myöskään ole mitään nopeutta. Ei keskimääräistä eikä mitään muutakaan. Voimalla on vain suuruus, suunta ja vaikutuspiste, -alue, tai -kohde. Ja on sillä toki vastavoimansakin.

Lue lisää

Impulssin kaavaa kutsutaan myös liikemäärän yhtälöksi, muut sen ovat kyllä ymmärtäneet.
Kun kyseessä on fluidin kiihdyttäminen niin vaikuttavaa voimaa kutsutaan paineeksi ja sillä aivan varmasti on nopeutta aivan samoin jos voima kiihdyttää kiinteää kappaletta.
Älä sotke statiikkaa dynamiikkaan.

Joakim1 kirjoitti:

Minun on ainakin hyvin vaikea hahmottaa mistä saat tuon kaavasi F = ½rA(v2² -v1²). Kaavahan on toki oikein potkurille potkuriteorian mukaisen kuvitteellisen suppilon kanssa, MUTTA vain silloin kuin A on määritelty potkurin kohdalla ja V1 ja V2 potkurin eri puolilla, siis ei potkurin kohdalla. Potkuriteoriaan kuuluu myös tieto (katso aiemman linkkini sisällä oleva linkki), että nopeus potkurin kohdalla on keskiarvo nopeuksista V2 ja V1.

Muokataan hieman tuota kaavaa tuolla tiedolla. (V2^2-V1^2) on tunnetusti sama kuin (V2-V1)*(V2-V1). Nyt kaavassa on siis 0.5*(V1 V2), joka on juuri nopeus potkurin kohdalla. Merkitään sitä V:llä. Kaava tuli siis muotoon F=r*A*V(V2-V1). Nyt V ja A on määritetty samassa kohtaa, jolloin r*A*V on yksinkertaisesti massavirta eli kaavasta tuli F=m' * (V2-V1) eli ko. tapauksessa F=m' * V2 V1:n ollessa nolla.

Potkuriteorian kaavan 0.5 ei siis tule bernoullista tms. vaan ainoastaan siitä, että on päätetty määritellä A keskelle ja V1 ja V2 reunoille.

Neste- tai ilmasuihkun tuottavan laitteen työntövoima on aina helpointa ja varminta laskea liikemäärän kautta. Laitteen aiheuttama liikemäärän muutos aikayksikköä kohti eli m'*(V2-V1) on sama kuin sen aiheuttama työntövoima.

Mikä muuttuu, kun potkuri laitetaan putkeen? Ei mikään muu kuin nopeuskenttä. Samalla massavirralla ja nopeudenmuutoksella tulee täsmälleen sama työntövoima. MUTTA potkurin kohdalla virtausnopeus on eri. Putkessa virtaus ei voi kiihtyä ennen eikä jälkeen potkurin vaan muutos voi tapahtua vain putken päissä. On tunnettua, että putkesta purkautuva neste/kaasu säilyttää nopeutensa. Purkupäässä ei siis tapahdu potkurin kaltaista suppilomaista kiihtymistämä, vaan nopeus säilyy samana kuin putkessa. Putken imupäässä sen sijaan tapahtuu samankaltainen suppilomainen kiihtyminen kuin putkettoman potkurin tapauksessa.

Miten potkurin kohdalla oleva virtausnopeus vaikuttaa potkuriin kohdistuvaan voimaan? Potkurin virtaukselle tekemä työ on P=F*V. Sen tulee vastata virtauksen liike-energian muutosta aikayksikössä. Jos sekä putkettoman, että putkellisen potkurin aikaansaama liikemäärän ja liike-energian muutos ovat samoja, on putkellinen potkuri pienempi, samana kokoinen kuin putkettoman kuvitteellisen suppilon pää eli puolet pinta-alasta 1/SQRT(2) halkaisijasta. Tällöin nopeus potkurin kohdalla on SQRT(2)-kertainen putkettomaan nähden ja vastaavasti potkuriin kohdistuva voima 1/SQRT(2). Silti työntövoima on sama! Työntövoimasta putkellisessa tapauksessa osa tulee putken seinämän kautta. Potkuriin kohdistuva voima voi olla täysin eri suuntaankin, jos putkessa on mutkia, mutta työntövoima kuitenkin tulee lopullisen liikemäärämuutoksen vastavoimana.

Lue lisää

Niin on, putki ei muuta kokonaistulosta, kuten ei myöskään potkuri tai sen kohdalla esiintyvät painevaihtelut.
Liikemäärän muutos on karkeasti laitteeseen tulevan virtauksen ja sieltä ulostulevan nopeuserosta, mitä välillä tapahtuu ei vaikuta lopputulokseen joten kaikki tarkastelu välivaiheiden painevaihteluista tai tukivoimista ei liity kokonaisuuteen muuten kuin laitteen hyötysuhteeseen.

Koko keskustelun ydin on : mitä tarkoittaa kaavassa m' eli m/t ?, ja minkä nopeuden mukaan teho lasketaan muut nyanssit ja yksityiskohdat voi jättää toiseen ketjuun.

Hölö-Hölö kirjoitti:

Impulssin kaavaa kutsutaan myös liikemäärän yhtälöksi, muut sen ovat kyllä ymmärtäneet.
Kun kyseessä on fluidin kiihdyttäminen niin vaikuttavaa voimaa kutsutaan paineeksi ja sillä aivan varmasti on nopeutta aivan samoin jos voima kiihdyttää kiinteää kappaletta.
Älä sotke statiikkaa dynamiikkaan.

Lue lisää

Paineella ei ole nopeutta. Kun paine kiihdyttää fluidiaon fluidilla nopeutta, mutta eri kohdassa fluidia yleensä erisuuruinen ja mahdollisesti myös eri suuntainen nopeus. Lisäksi nopeus voi riippua siitä millä hetkellä sitä mitataan. Eli nopeus v(x,y,z,t) = . . .

Jos voima kiihdyttää kiinteää kappaletta ei voimalla ole nopeutta. Kappaleella on.
En ole sotkenut statiikkaa dynamiikkaan, mutta jotkut täällä sotkevat fysikaalisten suureiden ominaisuuksia huuhaaseen.
Impulssin kaavaa? ? ?
Tarkoitatkohan kaavaa I = F * dt ?
Joka tapauksessa suureilla ei ole mitään kaavoja, vaan kaavoissa esiintyy suureita. Sekin meni sulta siis väärinpäin.

e.d.k kirjoitti:

Niin on, putki ei muuta kokonaistulosta, kuten ei myöskään potkuri tai sen kohdalla esiintyvät painevaihtelut.
Liikemäärän muutos on karkeasti laitteeseen tulevan virtauksen ja sieltä ulostulevan nopeuserosta, mitä välillä tapahtuu ei vaikuta lopputulokseen joten kaikki tarkastelu välivaiheiden painevaihteluista tai tukivoimista ei liity kokonaisuuteen muuten kuin laitteen hyötysuhteeseen.

Koko keskustelun ydin on : mitä tarkoittaa kaavassa m' eli m/t ?, ja minkä nopeuden mukaan teho lasketaan muut nyanssit ja yksityiskohdat voi jättää toiseen ketjuun.

Lue lisää

eiköhän me edk lähetä jo "elakkeelle"? antaa nuitten nuorten ratkoa näitä asioita, vaikkeikkei ne mistään mitään tajuakkaan.

no pakkohan niille on kuitenni jotain aina vastattava, kun ovat ihan pihalla...

fysiikkaa.eikä.sekoilua kirjoitti:

Paineella ei ole nopeutta. Kun paine kiihdyttää fluidiaon fluidilla nopeutta, mutta eri kohdassa fluidia yleensä erisuuruinen ja mahdollisesti myös eri suuntainen nopeus. Lisäksi nopeus voi riippua siitä millä hetkellä sitä mitataan. Eli nopeus v(x,y,z,t) = . . .

Jos voima kiihdyttää kiinteää kappaletta ei voimalla ole nopeutta. Kappaleella on.
En ole sotkenut statiikkaa dynamiikkaan, mutta jotkut täällä sotkevat fysikaalisten suureiden ominaisuuksia huuhaaseen.
Impulssin kaavaa? ? ?
Tarkoitatkohan kaavaa I = F * dt ?
Joka tapauksessa suureilla ei ole mitään kaavoja, vaan kaavoissa esiintyy suureita. Sekin meni sulta siis väärinpäin.

Lue lisää

" Paineella ei ole nopeutta ", kertoo palstalle poikennut fysiikan huippuasiantuntija, joka väittää myös että voimalla ei ole nopeutta , ts se ei voi liikkua.
Täh ?
Paineaallon eteneminen on siis lopetettu ja kun juna lähtee asemalta kiskon ja pyörän välisen voiman tuuppaamana, niin voima jää Kouvolan asemalle kun se ei voi liikkua niin ei pysy perässä.

Onkohan kyseinen "asiantuntija" erehtynyt väärälle alalle, joku omia mielikuvia ruokkiva scifi-huuhaa-saitti saattaisi olla sopivampi.

Fysiikka-on-vekkulia kirjoitti:

" Paineella ei ole nopeutta ", kertoo palstalle poikennut fysiikan huippuasiantuntija, joka väittää myös että voimalla ei ole nopeutta , ts se ei voi liikkua.
Täh ?
Paineaallon eteneminen on siis lopetettu ja kun juna lähtee asemalta kiskon ja pyörän välisen voiman tuuppaamana, niin voima jää Kouvolan asemalle kun se ei voi liikkua niin ei pysy perässä.

Onkohan kyseinen "asiantuntija" erehtynyt väärälle alalle, joku omia mielikuvia ruokkiva scifi-huuhaa-saitti saattaisi olla sopivampi.

Lue lisää

Paineaallon edetessä paine ei liiku eikä sillä ole nopeutta. Paineaallolla tietenkn on nopeus. Näin fysiikan mukaan, scifi-huuhaa-saitilla ollaan asiasta varmaankin jotain ihan muuta mieltä.
Voima ei tosiaankaan siis liiku, eikä pysy minkään junan mukana eikä myöskään jää minnekään asemalle. Voimalla ei vaan yksinkertaisesti fysiikan mukaan ole sellaista ominaisuutta kuin paikka, joten paikka ei muutu eikä voiman liikettä ole. Junalla, junan pyörällä ja asemalla on edelleenkin paikka, mikä voi myös muuttua. Aseman osalta sekä mannerliikuntojen seurauksena, maankohoamisen seurauksena, että myöskin koko maapallon liikkeiden mukana.

Tälllaisten alkeiden kanssa ei mitään huippuasiantuntijoita tarvita, ne ovat aivan alkeisiin kuuluvia itsestäänselvyyksiä.

fysiikkaa.eikä.sekoilua kirjoitti:

Paineella ei ole nopeutta. Kun paine kiihdyttää fluidiaon fluidilla nopeutta, mutta eri kohdassa fluidia yleensä erisuuruinen ja mahdollisesti myös eri suuntainen nopeus. Lisäksi nopeus voi riippua siitä millä hetkellä sitä mitataan. Eli nopeus v(x,y,z,t) = . . .

Jos voima kiihdyttää kiinteää kappaletta ei voimalla ole nopeutta. Kappaleella on.
En ole sotkenut statiikkaa dynamiikkaan, mutta jotkut täällä sotkevat fysikaalisten suureiden ominaisuuksia huuhaaseen.
Impulssin kaavaa? ? ?
Tarkoitatkohan kaavaa I = F * dt ?
Joka tapauksessa suureilla ei ole mitään kaavoja, vaan kaavoissa esiintyy suureita. Sekin meni sulta siis väärinpäin.

Lue lisää

" Liikemäärän kaava on p = m*v. Siinä ei edes esiinny voimaa. "

" Impulssin kaavaa? ? ?
Tarkoitatkohan kaavaa I = F * dt ? "

Noviisille alkeita.
Jos olet joskus nähnyt tämäntapaista kirjausyhdistelmää F*t = m*v , niin fysiikassa sen vasen puoli kuvaa impulssia ja oikea liikemäärää.
Vaikka korvaisit toisen kirjainparin yhdellä haluamallasi symbolilla se ei suinkaan eliminoi symbolin sisältämien muuttujien vaikutusta.

NeuvontakeskusOpastaa kirjoitti:

" Liikemäärän kaava on p = m*v. Siinä ei edes esiinny voimaa. "

" Impulssin kaavaa? ? ?
Tarkoitatkohan kaavaa I = F * dt ? "

Noviisille alkeita.
Jos olet joskus nähnyt tämäntapaista kirjausyhdistelmää F*t = m*v , niin fysiikassa sen vasen puoli kuvaa impulssia ja oikea liikemäärää.
Vaikka korvaisit toisen kirjainparin yhdellä haluamallasi symbolilla se ei suinkaan eliminoi symbolin sisältämien muuttujien vaikutusta.

Lue lisää

Ja sekoilu näemmä jatkuu.
Impulssi on joko F*delta_t tai integraali(F(t)*dt), muttei koskaan F*t.
Impulssi ei myöskään yleisesti ottaen ole sama kuin liikemäärä, vaan liikemäärän muutos.

menepä.kertaamaan kirjoitti:

Ja sekoilu näemmä jatkuu.
Impulssi on joko F*delta_t tai integraali(F(t)*dt), muttei koskaan F*t.
Impulssi ei myöskään yleisesti ottaen ole sama kuin liikemäärä, vaan liikemäärän muutos.

Lue lisää

Impulssi tosiaan kirjoitetaan yleensä muotoon I = F * delta_t. Miksi? Mitä eroa siinä on vaikkapa s=v*t:hen? Miksei siinäkin ole delta_t?

Impulssihan on kuitenkin voima kerrottuna voiman kestoajalla. Miksi tuota kestoaikaa merkitään delta_t:llä eikä t:llä?

Mielestäni on varsin jyrkkä väite sanoa, ettei koskaan F*t. Erityisesti tuossa alkuperäisessä testävässä, jossa liikemäärää tuotettiin jatkuvasti eli F oli vakio ja t "ääretön" tulee tuosta integraalistakin juuri F*t.

Komppaan. Jos vaikkapa massa m vauhditetaan vakiovoimalla F ajassa t nopeuteen v, pätee F*t = m*a*t = mv. Sen sijaan tehon kanssa on toisin. Hetkellisesti pätee P = F*v mutta tuossa kiihdytystapauksessa pätee P = (1/2)*m*v^2/t = (1/2)*M*a*v = (1/2)*F*v.

Siis keskiteho.

Joakim1 kirjoitti:

Impulssi tosiaan kirjoitetaan yleensä muotoon I = F * delta_t. Miksi? Mitä eroa siinä on vaikkapa s=v*t:hen? Miksei siinäkin ole delta_t?

Impulssihan on kuitenkin voima kerrottuna voiman kestoajalla. Miksi tuota kestoaikaa merkitään delta_t:llä eikä t:llä?

Mielestäni on varsin jyrkkä väite sanoa, ettei koskaan F*t. Erityisesti tuossa alkuperäisessä testävässä, jossa liikemäärää tuotettiin jatkuvasti eli F oli vakio ja t "ääretön" tulee tuosta integraalistakin juuri F*t.

Lue lisää

Kaavassa s = v*t s on kuljettu matka. Se on tarkemmin ottaen s(t), ja kyseessä on hetkellissuure, siis suure jolla on hetkellisarvo. Siis se matka jonka vakiokiihtyvyydellä paikaltaan lähtenyt objekti on juuri kyseisellä hetkellä kulkenut.
Impulssilla taas ei ole mitään hetkellisarvoa, liikemäärällä taas on.
Impulsiin suuruus siis riippuu siitä aikavälistä jota tarkastellaan, eikä siitä ajanhetkestä jona tarkastelu tehdään. Jälkimmäinen olisi t, edellinen delta_t.
Voidaan siis merkitä p(t) = m*t, eikä todellakaan p(t) = m* delta_t.
Ja vastaavasti voidaan siis merkitä I = F*delta_t, eikä I(t) = F*t ole millään tavalla mielekäs ilmaisu. Vielä hullummaksi menee jos tarkastellaan vain yhden voiman impulssia äärettömyyteen. Impulssiksi saadaan ääretön jota ei laskelmassa voi hyödyntää mitenkään. Eikä minkään liikemäärä todellakaan lähesty ääretöntä, vaikka täällä esitettiin että F*t = m*v
Liikemäärää laskettaessa pitää tietysti huomioida ne muutkin voimat, eli I_kok = integraali (sigmaF * dt) , ja jos sen lasket äärettömyyteen ei tule ääretöntä tulokseksi, minkä voit sitten laittaa liikemääräksikin jos paikaltaan lähdetään. Samaa asiaa et silti liikemäärästä ja impulssista saa, vaikka lukuarvot olisivatkin samoja.

ne.perusteet kirjoitti:

Kaavassa s = v*t s on kuljettu matka. Se on tarkemmin ottaen s(t), ja kyseessä on hetkellissuure, siis suure jolla on hetkellisarvo. Siis se matka jonka vakiokiihtyvyydellä paikaltaan lähtenyt objekti on juuri kyseisellä hetkellä kulkenut.
Impulssilla taas ei ole mitään hetkellisarvoa, liikemäärällä taas on.
Impulsiin suuruus siis riippuu siitä aikavälistä jota tarkastellaan, eikä siitä ajanhetkestä jona tarkastelu tehdään. Jälkimmäinen olisi t, edellinen delta_t.
Voidaan siis merkitä p(t) = m*t, eikä todellakaan p(t) = m* delta_t.
Ja vastaavasti voidaan siis merkitä I = F*delta_t, eikä I(t) = F*t ole millään tavalla mielekäs ilmaisu. Vielä hullummaksi menee jos tarkastellaan vain yhden voiman impulssia äärettömyyteen. Impulssiksi saadaan ääretön jota ei laskelmassa voi hyödyntää mitenkään. Eikä minkään liikemäärä todellakaan lähesty ääretöntä, vaikka täällä esitettiin että F*t = m*v
Liikemäärää laskettaessa pitää tietysti huomioida ne muutkin voimat, eli I_kok = integraali (sigmaF * dt) , ja jos sen lasket äärettömyyteen ei tule ääretöntä tulokseksi, minkä voit sitten laittaa liikemääräksikin jos paikaltaan lähdetään. Samaa asiaa et silti liikemäärästä ja impulssista saa, vaikka lukuarvot olisivatkin samoja.

Lue lisää

Ko. tehtävässähän ollaan kiinnostuneita potkurin aiheuttamasta liikemäärän muuutoksesta tai vielä enemmän siitä tulevasta työntövoimasta, joka pitää helikopterin paikallaan. Jos helikopteri on äärettömän kauan paikallaan, on sen potkurin ilmalle aiheuttama impulssikin ääretön. Tietenkään siitä ei seuraa, että ilman liikemäärä olisi ääretön, koska ilma menettää liikemääränsä muiden voimien kautta.

Voima on massavirta * (v2 - v1) kuten esitit, mutta massavirran määrityksestä juuri on kyse.
Kun käytät keskimääräistä voiman nopeutta ½(vi v2) päädyt työntövoiman kaavaan F = ½ rA(v2²-v1²), joka on sama kuin edellä olevassa NASA.n kuvassa, se on myös sama kuin jos lasket voiman energiaperiaatteella tai Bernoullin mukaan.
Jos käytät massaa laskiessa loppunopeutta päädyt tuplasti suurempaan voimaan ! ! , kumpi on oikeassa ja miksi ?

Samassa viestissä oli todistelu että myös tehoa laskiessa on käytettävä nopeuden keskiarvoa, ja vain sillä päädytään oikeaan tulokseen, tämän
voit tarkistaa vaikka hakusanalla ' propulsion efficiency '.

https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/propth.html

Kun laittaa vo = 0 niin potkurin voima tehtävän laskemiseen ei jätä tilaa keskustelulle tai tulkinnalle.

Solution1 kirjoitti:

https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/propth.html

Kun laittaa vo = 0 niin potkurin voima tehtävän laskemiseen ei jätä tilaa keskustelulle tai tulkinnalle.

Lue lisää

Sekaannuksen aiheuttaja on kai ollut kirjava esitystapa ja merkintöjen sekamelska.
Voimaa on merkitty T, tai F ja kaavana esimerkiksi T = ṁ*(v2-v1), tai T = 1/2*ρ*A*(v2^2-v1^2) tai T = ρ*A*v*(v2-v1), joiden tulkinnassa on helppo erehtyä, jälkimmäisen liitteenä on joskus erikseen maininta että v = 1/2*(v1 v2), joskus se puuttuu ilmeisesti olettaen että lukija tietää sen tai se on tunnistettavissa jatkosta tai on virheellinen.
Yhtä sekavaa on tehon määritelmät, joita on sekä loppunopeuden että keskinopeuden mukaisia.
Selvä ero näyttää olevan että tuulivoimaa käsittelevissä artikkeleissa esiintyy enemmän muotoa P/A = 1/2*ρ*v^3 (teho/pinta-ala) kun taas propulsioartikkeleissa P/A =1/4*ρ*v^3, toisen on oltava väärin, tarkoituksella tai ei, joten internet on siis mainio apuväline virheellisen tiedon hakemiseen ja käyttöön varsinkin jos pohjatieto on puutteellinen.

Sekavaa.on kirjoitti:

Sekaannuksen aiheuttaja on kai ollut kirjava esitystapa ja merkintöjen sekamelska.
Voimaa on merkitty T, tai F ja kaavana esimerkiksi T = ṁ*(v2-v1), tai T = 1/2*ρ*A*(v2^2-v1^2) tai T = ρ*A*v*(v2-v1), joiden tulkinnassa on helppo erehtyä, jälkimmäisen liitteenä on joskus erikseen maininta että v = 1/2*(v1 v2), joskus se puuttuu ilmeisesti olettaen että lukija tietää sen tai se on tunnistettavissa jatkosta tai on virheellinen.
Yhtä sekavaa on tehon määritelmät, joita on sekä loppunopeuden että keskinopeuden mukaisia.
Selvä ero näyttää olevan että tuulivoimaa käsittelevissä artikkeleissa esiintyy enemmän muotoa P/A = 1/2*ρ*v^3 (teho/pinta-ala) kun taas propulsioartikkeleissa P/A =1/4*ρ*v^3, toisen on oltava väärin, tarkoituksella tai ei, joten internet on siis mainio apuväline virheellisen tiedon hakemiseen ja käyttöön varsinkin jos pohjatieto on puutteellinen.

Lue lisää

Tarkoittaako tämä nyt sitä että jo alussa esitetty F=1/2 pAv^2 ja P=1/2Fv on oikea tapa ja kaikki välillä ollut kirjoittelu ja v***ulu on ollut turhaa pöhnää ?

NiinSiisMitenOn kirjoitti:

Tarkoittaako tämä nyt sitä että jo alussa esitetty F=1/2 pAv^2 ja P=1/2Fv on oikea tapa ja kaikki välillä ollut kirjoittelu ja v***ulu on ollut turhaa pöhnää ?

Oikea tapa mihin ja miten määritellyllä A:lla ja v:llä? Alkuperäisen kysymyksen YO-tehtävässä ei puolikkaita ole oikeassa vastauksessa.

Sitten kun siirrytään toiseen tehtävään eli laskemaan potkuriteorian mukaisesti vapaasti ilmassa/vedessä olevaa potkuria, voi puolikkaat saada mukaan määrittelemällä v:n loppunopeudeksi (ei potkurin kohdalla, vaan sen jälkeen) ja A:n poikkipinta-alaksi potkurin kohdalla. Tuolloin P kuvaa ilmavirralle tehtyä työtä. 0,5 tulee siitä, että potkuriteorian mukaan ilman nopeus potkuriin nähden on alku- (0) ja loppunopeuden keskiarvo.

Helikopterille tms. härvelille tehtyä työtä laskettaessa 0,5 v pitää korvata aluksen nopeudalla ilman suhteen (ei sis potkurin aiheuttamaa muutosta ilmannopeuteen), joka on nolla ko. tapauksessa.

Sitten kun potkuri pistetään putkeen tulee kolmas tapaus, joka on aika lähellä YO-tehtävää. Tuosta olemme edk:n kanssa aiemmin väitelleet veneilypalstalla liittyen vesisuihkulla toimivaan keulapotkuriin. Tuolloin A ja v pysyvät vakioina putken pakottomana eli potkuriteorian mukaista suppilomaista virtausta ei voi muodostua potkurin kohdalle. Siksi kaavoihin ei voi tulla puolikasta. Tai tulee se puolikas edelleen potkurin virtaukselle tekemään työhön ja siten potkurin virtaukselle aiheuttamaan voimaan. Mutta potkurin ympärillä on nyt myös putki rakenteineen ja tuon kokonaisuuden aiheuttama työntövoima ei ole pelkästään potkurin akselin kautta välittyvää voimaa, vaan puolet siitä tulee putken kautta. Jos putken halkaisija muuttuu, tulee kertoimeksi joku muu kuin 0,5 ja taas pitää olla tarkkana miten v ja A on määritelty.

Tuo viimeinen on helppo havainnollistaa sillä, että pitää vesiletkua kädessään. Vesiletku aiheuttaa työntövoiman joka on vastakkainen suihkun suuntaa vasten. Jossain pumppaamolla on "potkuri", jonka akselille aiheutuu joku voima jonhinkin suuntaan. Tämä voima ei ole oikein missään sidoksissa letkun aiheuttamaan työntövoimaan.

Nuo vesisuihkutoimiset keulapotkurit vastaavat enemmän tuota pumppaamoa kuin potkuria. Vesi otetaan yleensä veneen alta keskipakopumpulle, josta se sitten ohjataan venttiilien kautta joko oikealle tai vasemmalle puolelle keulaa. Tuossa työntövoima lasketaan suuttimelta tulevan nopeuden ja massavirran tulona eli F= m' * v aivan samoin kuin kaikissa muissakin tapauksissa, kun v on loppunopeus ja m' tuohon loppunopeuteen kiihdytetty massavirta.

Summa summarun; Koskaan ei tule puolikasta, kun lasketaan työntövoimaa, käytetään v:nä loppunopeutta ja kertojana massavirtaa m'. Massavirran voi tietysti laskea kaavalla m'=rho*v*A, mutta silloin pitää olla hyvin tarkkana, että v ja A ovat määritetty samassa tasossa eli siellä loppunopeuden kohdalla. Potkuriteorian kaavoissa ei yleensä näin ole, vaan v ja A on eri poikkileikkauksista.

Joakim1 kirjoitti:

Oikea tapa mihin ja miten määritellyllä A:lla ja v:llä? Alkuperäisen kysymyksen YO-tehtävässä ei puolikkaita ole oikeassa vastauksessa.

Sitten kun siirrytään toiseen tehtävään eli laskemaan potkuriteorian mukaisesti vapaasti ilmassa/vedessä olevaa potkuria, voi puolikkaat saada mukaan määrittelemällä v:n loppunopeudeksi (ei potkurin kohdalla, vaan sen jälkeen) ja A:n poikkipinta-alaksi potkurin kohdalla. Tuolloin P kuvaa ilmavirralle tehtyä työtä. 0,5 tulee siitä, että potkuriteorian mukaan ilman nopeus potkuriin nähden on alku- (0) ja loppunopeuden keskiarvo.

Helikopterille tms. härvelille tehtyä työtä laskettaessa 0,5 v pitää korvata aluksen nopeudalla ilman suhteen (ei sis potkurin aiheuttamaa muutosta ilmannopeuteen), joka on nolla ko. tapauksessa.

Sitten kun potkuri pistetään putkeen tulee kolmas tapaus, joka on aika lähellä YO-tehtävää. Tuosta olemme edk:n kanssa aiemmin väitelleet veneilypalstalla liittyen vesisuihkulla toimivaan keulapotkuriin. Tuolloin A ja v pysyvät vakioina putken pakottomana eli potkuriteorian mukaista suppilomaista virtausta ei voi muodostua potkurin kohdalle. Siksi kaavoihin ei voi tulla puolikasta. Tai tulee se puolikas edelleen potkurin virtaukselle tekemään työhön ja siten potkurin virtaukselle aiheuttamaan voimaan. Mutta potkurin ympärillä on nyt myös putki rakenteineen ja tuon kokonaisuuden aiheuttama työntövoima ei ole pelkästään potkurin akselin kautta välittyvää voimaa, vaan puolet siitä tulee putken kautta. Jos putken halkaisija muuttuu, tulee kertoimeksi joku muu kuin 0,5 ja taas pitää olla tarkkana miten v ja A on määritelty.

Tuo viimeinen on helppo havainnollistaa sillä, että pitää vesiletkua kädessään. Vesiletku aiheuttaa työntövoiman joka on vastakkainen suihkun suuntaa vasten. Jossain pumppaamolla on "potkuri", jonka akselille aiheutuu joku voima jonhinkin suuntaan. Tämä voima ei ole oikein missään sidoksissa letkun aiheuttamaan työntövoimaan.

Nuo vesisuihkutoimiset keulapotkurit vastaavat enemmän tuota pumppaamoa kuin potkuria. Vesi otetaan yleensä veneen alta keskipakopumpulle, josta se sitten ohjataan venttiilien kautta joko oikealle tai vasemmalle puolelle keulaa. Tuossa työntövoima lasketaan suuttimelta tulevan nopeuden ja massavirran tulona eli F= m' * v aivan samoin kuin kaikissa muissakin tapauksissa, kun v on loppunopeus ja m' tuohon loppunopeuteen kiihdytetty massavirta.

Summa summarun; Koskaan ei tule puolikasta, kun lasketaan työntövoimaa, käytetään v:nä loppunopeutta ja kertojana massavirtaa m'. Massavirran voi tietysti laskea kaavalla m'=rho*v*A, mutta silloin pitää olla hyvin tarkkana, että v ja A ovat määritetty samassa tasossa eli siellä loppunopeuden kohdalla. Potkuriteorian kaavoissa ei yleensä näin ole, vaan v ja A on eri poikkileikkauksista.

Lue lisää

"Sitten kun potkuri pistetään putkeen tulee kolmas tapaus, joka on aika lähellä YO-tehtävää. Tuosta olemme edk:n kanssa aiemmin väitelleet veneilypalstalla liittyen vesisuihkulla toimivaan keulapotkuriin."

https://keskustelu.suomi24.fi/t/14366723/keulapotkuri

heheh, mielenkiintoinen väittely oli teillä tuollakin jo pari vuotta sitten...

Joakim1 kirjoitti:

Oikea tapa mihin ja miten määritellyllä A:lla ja v:llä? Alkuperäisen kysymyksen YO-tehtävässä ei puolikkaita ole oikeassa vastauksessa.

Sitten kun siirrytään toiseen tehtävään eli laskemaan potkuriteorian mukaisesti vapaasti ilmassa/vedessä olevaa potkuria, voi puolikkaat saada mukaan määrittelemällä v:n loppunopeudeksi (ei potkurin kohdalla, vaan sen jälkeen) ja A:n poikkipinta-alaksi potkurin kohdalla. Tuolloin P kuvaa ilmavirralle tehtyä työtä. 0,5 tulee siitä, että potkuriteorian mukaan ilman nopeus potkuriin nähden on alku- (0) ja loppunopeuden keskiarvo.

Helikopterille tms. härvelille tehtyä työtä laskettaessa 0,5 v pitää korvata aluksen nopeudalla ilman suhteen (ei sis potkurin aiheuttamaa muutosta ilmannopeuteen), joka on nolla ko. tapauksessa.

Sitten kun potkuri pistetään putkeen tulee kolmas tapaus, joka on aika lähellä YO-tehtävää. Tuosta olemme edk:n kanssa aiemmin väitelleet veneilypalstalla liittyen vesisuihkulla toimivaan keulapotkuriin. Tuolloin A ja v pysyvät vakioina putken pakottomana eli potkuriteorian mukaista suppilomaista virtausta ei voi muodostua potkurin kohdalle. Siksi kaavoihin ei voi tulla puolikasta. Tai tulee se puolikas edelleen potkurin virtaukselle tekemään työhön ja siten potkurin virtaukselle aiheuttamaan voimaan. Mutta potkurin ympärillä on nyt myös putki rakenteineen ja tuon kokonaisuuden aiheuttama työntövoima ei ole pelkästään potkurin akselin kautta välittyvää voimaa, vaan puolet siitä tulee putken kautta. Jos putken halkaisija muuttuu, tulee kertoimeksi joku muu kuin 0,5 ja taas pitää olla tarkkana miten v ja A on määritelty.

Tuo viimeinen on helppo havainnollistaa sillä, että pitää vesiletkua kädessään. Vesiletku aiheuttaa työntövoiman joka on vastakkainen suihkun suuntaa vasten. Jossain pumppaamolla on "potkuri", jonka akselille aiheutuu joku voima jonhinkin suuntaan. Tämä voima ei ole oikein missään sidoksissa letkun aiheuttamaan työntövoimaan.

Nuo vesisuihkutoimiset keulapotkurit vastaavat enemmän tuota pumppaamoa kuin potkuria. Vesi otetaan yleensä veneen alta keskipakopumpulle, josta se sitten ohjataan venttiilien kautta joko oikealle tai vasemmalle puolelle keulaa. Tuossa työntövoima lasketaan suuttimelta tulevan nopeuden ja massavirran tulona eli F= m' * v aivan samoin kuin kaikissa muissakin tapauksissa, kun v on loppunopeus ja m' tuohon loppunopeuteen kiihdytetty massavirta.

Summa summarun; Koskaan ei tule puolikasta, kun lasketaan työntövoimaa, käytetään v:nä loppunopeutta ja kertojana massavirtaa m'. Massavirran voi tietysti laskea kaavalla m'=rho*v*A, mutta silloin pitää olla hyvin tarkkana, että v ja A ovat määritetty samassa tasossa eli siellä loppunopeuden kohdalla. Potkuriteorian kaavoissa ei yleensä näin ole, vaan v ja A on eri poikkileikkauksista.

Lue lisää

Joo
Tästä on väännetty kättä aiemminkin.
Käsityksesi eivät näköjään ole muuttuneet ja pidät sitkeästi kiinni mielipiteestäsi.
Yritän yksinkertaistaa asiaa.
Purkautuvan fluidin vastavoima on AINA ½pAv², pinta-ala on siinä kohtaa jossa paineinen fluidi purkautuu ,
putken pää, potkurin pyyhkäisyala jne.
Nopeuden aikaansaamiseen liittyvät toimenpiteet, ulkoinen voima, liike-energia , sisäiset paineet tai muu ei vaikuta voimaan.
Tarvittava nopeus tulee olemassa olevan nopeuden ja ulkoisen voiman lisänä, mitkään erilaiset pinta-alat tai muut seikat eivät vaikuta työntövoimaan.

e.d.k kirjoitti:

Joo
Tästä on väännetty kättä aiemminkin.
Käsityksesi eivät näköjään ole muuttuneet ja pidät sitkeästi kiinni mielipiteestäsi.
Yritän yksinkertaistaa asiaa.
Purkautuvan fluidin vastavoima on AINA ½pAv², pinta-ala on siinä kohtaa jossa paineinen fluidi purkautuu ,
putken pää, potkurin pyyhkäisyala jne.
Nopeuden aikaansaamiseen liittyvät toimenpiteet, ulkoinen voima, liike-energia , sisäiset paineet tai muu ei vaikuta voimaan.
Tarvittava nopeus tulee olemassa olevan nopeuden ja ulkoisen voiman lisänä, mitkään erilaiset pinta-alat tai muut seikat eivät vaikuta työntövoimaan.

Lue lisää

Eli mielestäsi tuo NASAn sivuilla oleva kaava on väärä? https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/propth.html
Siinähän on kovin saman näköinen kaava F=0.5*rho*A*(V_e^2-V_o^2), josta laittamalla V_o=0 tulee vielä samanlaisempi eli F=0.5*rho*A*V_e^2. Ongelmana vain on se, että V_e:n kohdalla pinta-ala ei ole A vaan A on potkurin kohdalla, jossa nopeus V_p=0.5*(V_e V_p) . https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/propanl.html

Tuossa jälkimmäisessähän on juuri kerrottu, että työntövoima lasketaan suoraan liikemäärän muutoksesta ilman mitään puolikkaita eli F=m' * V, kun alkunopeus on nolla. Tai ko. sivun merkintöjä käyttäen F=m'_e*V_e. Massavirta on tietysti sama kaikissa kohdissa eli sen voi laskea rho*V_o*A_o=rho*V_p*A_p=rho*V_e*A_e, mutta ei tietenkään rho*V_e*A_p, vaan silloin pitää kertoa vielä A_e/A_p:llä, joka sattuu olemaan 0.5, silloin kun V_o=0.

Ei kai liikemäärän muutoksen ja työntövoiman suhde toisiinsa voi olla näin vaikeaa?

Joakim1 kirjoitti:

Eli mielestäsi tuo NASAn sivuilla oleva kaava on väärä? https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/propth.html
Siinähän on kovin saman näköinen kaava F=0.5*rho*A*(V_e^2-V_o^2), josta laittamalla V_o=0 tulee vielä samanlaisempi eli F=0.5*rho*A*V_e^2. Ongelmana vain on se, että V_e:n kohdalla pinta-ala ei ole A vaan A on potkurin kohdalla, jossa nopeus V_p=0.5*(V_e V_p) . https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/propanl.html

Tuossa jälkimmäisessähän on juuri kerrottu, että työntövoima lasketaan suoraan liikemäärän muutoksesta ilman mitään puolikkaita eli F=m' * V, kun alkunopeus on nolla. Tai ko. sivun merkintöjä käyttäen F=m'_e*V_e. Massavirta on tietysti sama kaikissa kohdissa eli sen voi laskea rho*V_o*A_o=rho*V_p*A_p=rho*V_e*A_e, mutta ei tietenkään rho*V_e*A_p, vaan silloin pitää kertoa vielä A_e/A_p:llä, joka sattuu olemaan 0.5, silloin kun V_o=0.

Ei kai liikemäärän muutoksen ja työntövoiman suhde toisiinsa voi olla näin vaikeaa?

Lue lisää

" Ongelmana vain on se, että V_e:n kohdalla pinta-ala ei ole A vaan A on potkurin kohdalla"

Se ei ole ongelma.
A on juurikin ala potkurin kohdalla ja v samalla kohtaa.
Kuvio on havainnollistava kaavio ilman virtauksesta jossa potkuri siirtää ilmaa akselinsa suuntaan, punainen ja sininen osa ovat kuvitteellisia ilmavirran suuntia, sinisen osan supistuma kuviossa kuvaa ilman imuvaiheessa tapahtuvan sivusuuntaisen nopeuden vaikutusta suihkun muotoon, kuvasta voisi jättää punaisen ja sinisen pinnan kokonaan pois ja teoria olisi edelleen sama.

No-Mutta kirjoitti:

" Ongelmana vain on se, että V_e:n kohdalla pinta-ala ei ole A vaan A on potkurin kohdalla"

Se ei ole ongelma.
A on juurikin ala potkurin kohdalla ja v samalla kohtaa.
Kuvio on havainnollistava kaavio ilman virtauksesta jossa potkuri siirtää ilmaa akselinsa suuntaan, punainen ja sininen osa ovat kuvitteellisia ilmavirran suuntia, sinisen osan supistuma kuviossa kuvaa ilman imuvaiheessa tapahtuvan sivusuuntaisen nopeuden vaikutusta suihkun muotoon, kuvasta voisi jättää punaisen ja sinisen pinnan kokonaan pois ja teoria olisi edelleen sama.

Lue lisää

Jos nyt puhutaan tästä: https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/propanl.html

Tuolla määritetään kolme eri nopeutta V_o (=0 aluksen ollessa paikallaan), V_p ja V_e. A:n sanotaan olevan propeller disk area eli määritelty potkurin kohdalla, kuten V_p. Tuolla on myös kaava massavirralle m'=rho*A*V_p.

Eli kaavassa F=0.5*rho*A* V_e^2 A on poikkipinta-ala potkurin kohdalla ja V_e on nopeus potkurin jälkeen.

Punaisen ja sinisen osan supistuma ei ole kuvitteellista, vaan tulee siitä, että massavirta säilyy samana eli jokaisessa kohdassa täytyy päteä m'=rho*A*V. Koska V kasvaa täytyy A:n pienentyä niin, että niiden tulo säilyy vakiona. Tietysti supistumaan liittyy poikittaisvirtausta, mutta se ei ole syy vaan seuraus.

Oikein tuota ei voi saada tarkastelematta potkuria pidempää kontrollitilavuutta, koska potkurin läpi menevä virtaus ei voi kiihtyä nollamatkalla. Potkuri aiheuttaa paine-eron, joka kiihdyttää virtausta sekä ennen että jälkeen potkurin. Tuon paine-eron alueella staatinen paine poikkeaa ympäristön paineesta kunnes virtaus on kiihtynyt nopeuteen, joka vastaa Bernoullin kaavan mukaista yhteyttä dynaamisen paineen (=potkurin tuottama paine-ero) ja nopeuden välillä. Puolet tästä kiihtymisestä tapahtuu alipaineen avulla ennen potkuria ja puolet ylipaineella sen jälkeen,

Taisi unohtua alkuasetelman ehto että oletetaan ilman tiheyden pysyvän vakiona eli se on kokoon puristumatonta..
Linkissäsi on reaalinen tilanne jossa paineisen ilman tiheys muuttuu, ja/tai massa lisääntyy (suihkuturbiini) ja ṁ on erilainen tulo ja poistopuolella ja työntövoima ei muodostu pelkästään massan liikemäärän mukaan..
Kun ṁ on yhtä suuri molemmilla puolilla päädytään juuri edellä esitettyihin.
Mikäli ilma oletetaan sisältävän liikkeensä lisäksi myös paisuntaenergian muuttuu lähestymistapa ja teoria eri tasolle, joka taatusti ei kuulu yo-tehtävien piiriin.

Pysytään vain sillä tasolla mitä kysytään.

Niin, itse en ole esittänyt mitään ratkaisuja. Mutta koko ketjua katsoen siellä vaan näyttää olevan aika erilaisia teorioita, myös sellaisia jossa ilmanpaineen muutokset ovat mukana. Siksi otin esiin tuon yleisen työntövoimayhtälön, tarkoituksena ohjata keskustelu perusteisiin. Mutta palstan sensorit ovat tietysti heti kimpussa. Joten pitäkää tunkkinne!

Puurot.ja.vellit kirjoitti:

Taisi unohtua alkuasetelman ehto että oletetaan ilman tiheyden pysyvän vakiona eli se on kokoon puristumatonta..
Linkissäsi on reaalinen tilanne jossa paineisen ilman tiheys muuttuu, ja/tai massa lisääntyy (suihkuturbiini) ja ṁ on erilainen tulo ja poistopuolella ja työntövoima ei muodostu pelkästään massan liikemäärän mukaan..
Kun ṁ on yhtä suuri molemmilla puolilla päädytään juuri edellä esitettyihin.
Mikäli ilma oletetaan sisältävän liikkeensä lisäksi myös paisuntaenergian muuttuu lähestymistapa ja teoria eri tasolle, joka taatusti ei kuulu yo-tehtävien piiriin.

Pysytään vain sillä tasolla mitä kysytään.

Lue lisää

Pari täydennystä:
1) Fysiikassa ei ole olemassa paisuntaenergiaa, mutta paisunta entalpiasta voidaan kyllä keskustella. Ero tulee siitä että paisuva kaasu menettää lämpöenergiaa, eikä mitään muuta energialähdettä prosessiin ole olemassa. Vapautuvan energian määrä riippuu sitten siitä paisuntaentalpiasta, jota insinööritieteissä energiaksikin saatetaan kutsua.

2) Kun tarkastellaa asiaa liikemäärä pohjaisesti, ei energiaa tai entalpiaa tarvitse edes huomioida, koska ne eivät silloin asiaan vaikuta mitenkään. Energia kun ei liikemääräksi muutu eikä päinvastoin. Toki reaalimaailmassa energia ja entalpia vaikuttavat siihen prosessiin, minkä perusteella voiman impulssi liikemäärää muuttaa, mutta vain välillisesti muuttamalla sitä voimaa tai sen vaikutusaikaa. Suoraa vaikutusta ei ole, eli oikealla voimalla saa oikean tuloksen huomioimatta mitenkään energiaa tai entalpiaa.
Ketjun avauksessa olevassa YO tehtävässä energiaa ei selvästikään ollut tarkoitus käyttää laskelmissa mitenkään.

Maininta virtauksen suunnasta tarkoittaa että se on potkurilla akselinsa suuntainen, sen jälkeinen virtaus voi olla mikä tahansa, sillä ei ole mitään merkitystä.
Ilman puristumattomuus on kai tehtävässä itsestään selvyys, vai kuvitteletko että kohderyhmän taidot riittäisivät muuhun.

Eiköhän ilman kokoonpuristuvuus ole pikemminkin itsestään selvyys.

LueTehtävä kirjoitti:

Eiköhän ilman kokoonpuristuvuus ole pikemminkin itsestään selvyys.

Yo-tasollako käsitellään muuttuvaa tiheyttä ja termodynaamista lämpöenergiaa ja niiden vaikutusta työntövoimaan ?
Harjoitustehtäviin on liitettävä todellisuudesta poikkeavia oletuksia ratkaisun mahdollistamiseksi.

Taidat-pilailla kirjoitti:

Yo-tasollako käsitellään muuttuvaa tiheyttä ja termodynaamista lämpöenergiaa ja niiden vaikutusta työntövoimaan ?
Harjoitustehtäviin on liitettävä todellisuudesta poikkeavia oletuksia ratkaisun mahdollistamiseksi.

Lue lisää

Ko. tehtävässä siis potkuri ilmassa ei lähelläkään äänennopeutta eikä mitään lämpöenergiaa kokoonpuristuvuudella ja lämpöenergialla ei ole mitään vaikutusta mihinkään. Ilman mitätöntä tiheyden muutosta potkurin aiheuttamista paineista ei ole tarpeen ottaa huomioon, vaikka kuinka tarkasti tuota yrittäisi laskea. Tietysti vallitsevan paineen ja lämpötilan mukainen keskimääräinen tiheys on huomioitava, mutta niitähän ei kerrottu, joten NTP lienee oletus.

Tehtävänannon perusteella a-kohdan ratkaisu oli yksiselitteinen. b-kohdassa voisi aivan yhtä hyvin laskea tehon tuotetun liike-energian kautta. Potkurinhan pitää tuottaa liikemäärää vastaava liike-energia.

Kuten jo aiemmin kirjoitin, koko tehtvävänanto on raaka yksinkertaistus, josta (liikaa) miettimällä tulee hyvin erikoinen. Miten potkurin on mahdollista lisätä liikemäärää, jos nopeus on täysin pystysuuntainen? Mistä se ilma silloin tulee ja minne se menee? Sehän tulee jo potkurille väkisin samalla nopeudella eli myös samalla liikemäärällä. Missä kohtaa liikemäärä voi muuttua? Tuosta dilemmasta syntyy väkisin se, että pystysuora virtaus on mahdollista vain fyysisen putken kanssa ja silloinkaan imupäässä virtaus ei ole pystysuoraa.

Lukiotehtäviä tehdessä yleensä vaikeinta onkin ymmärtää olla miettimättä liikaa ja laskea yksinkertaisesti. Tai eihän se lukiolaiselle ole vaikeaa, kun ei vielä ole oppinut enempää fysiikkaa.

Joakim1 kirjoitti:

Ko. tehtävässä siis potkuri ilmassa ei lähelläkään äänennopeutta eikä mitään lämpöenergiaa kokoonpuristuvuudella ja lämpöenergialla ei ole mitään vaikutusta mihinkään. Ilman mitätöntä tiheyden muutosta potkurin aiheuttamista paineista ei ole tarpeen ottaa huomioon, vaikka kuinka tarkasti tuota yrittäisi laskea. Tietysti vallitsevan paineen ja lämpötilan mukainen keskimääräinen tiheys on huomioitava, mutta niitähän ei kerrottu, joten NTP lienee oletus.

Tehtävänannon perusteella a-kohdan ratkaisu oli yksiselitteinen. b-kohdassa voisi aivan yhtä hyvin laskea tehon tuotetun liike-energian kautta. Potkurinhan pitää tuottaa liikemäärää vastaava liike-energia.

Kuten jo aiemmin kirjoitin, koko tehtvävänanto on raaka yksinkertaistus, josta (liikaa) miettimällä tulee hyvin erikoinen. Miten potkurin on mahdollista lisätä liikemäärää, jos nopeus on täysin pystysuuntainen? Mistä se ilma silloin tulee ja minne se menee? Sehän tulee jo potkurille väkisin samalla nopeudella eli myös samalla liikemäärällä. Missä kohtaa liikemäärä voi muuttua? Tuosta dilemmasta syntyy väkisin se, että pystysuora virtaus on mahdollista vain fyysisen putken kanssa ja silloinkaan imupäässä virtaus ei ole pystysuoraa.

Lukiotehtäviä tehdessä yleensä vaikeinta onkin ymmärtää olla miettimättä liikaa ja laskea yksinkertaisesti. Tai eihän se lukiolaiselle ole vaikeaa, kun ei vielä ole oppinut enempää fysiikkaa.

Lue lisää

"Lukiotehtäviä tehdessä yleensä vaikeinta onkin ymmärtää olla miettimättä liikaa ja laskea yksinkertaisesti. "
Ihan sama vaikeus on joillain lukiolaisillakin, jotka osaavat hieman keskimääräistä enemmän. Yleensä osaaminen ei riitä ainakaan käytettävissä olevan koeajan puitteissa miettimään miten asia oikeasti menee, mutta riittää helposti huomaamaan ettei ensimmäisenä mieleen tuleva yksinkertaistus voi mitenkään olla oikein.

"Miten potkurin on mahdollista lisätä liikemäärää, jos nopeus on täysin pystysuuntainen? Sehän tulee jo potkurille väkisin samalla nopeudella eli myös samalla liikemäärällä. Missä kohtaa liikemäärä voi muuttua?"

Tämä lainaus on hyvä esimerkki siitä ajatelusta mikä lukiolaisilta voi aivan hyvin jo onnistua koetta tehdessään. Seurauksena parhaiten osaavat lukiolaiset menettävät koepisteitä, mikä YTL:nkin pitäisi koetehtäviä laatiessaan jo vähitellen ymmärtää. Mitään merkkiä siitä että näin olisi jo käynyt tai tulisi käymään ei kuitenkaan valitettavasti ole havaittavissa. Sitä on pakko pitää epäkohtana mikä tulisi korjata.

LueTehtävä kirjoitti:

Eiköhän ilman kokoonpuristuvuus ole pikemminkin itsestään selvyys.

Ilman kokoonpuristuksella on merkitystä avoimessa tilassa vain trans- ja supersoonisissa virtaustilanteissa. Kompuran sisällä ei-avoimessa tilassa asia on tietysti toisin, vaikka virtaus on sieläkin selvästi alisooninen.

Taidat-pilailla kirjoitti:

Yo-tasollako käsitellään muuttuvaa tiheyttä ja termodynaamista lämpöenergiaa ja niiden vaikutusta työntövoimaan ?
Harjoitustehtäviin on liitettävä todellisuudesta poikkeavia oletuksia ratkaisun mahdollistamiseksi.

Lue lisää

Yo-tasolla todellakin voidaan käsitellä muuttuvaa tiheyttä ja termodynaamista lämpöenergiaa esim kompuran paineen tuoton ja virtaaman osalta. Ja niin on jo käsiteltykin. Ei kuitenkaan työntövoimaan liittyen.
Siis P*V = n*R*T on jo lukiossa opetettava kaava, ja sitä voidaan soveltaa YO-kokeessa tilanteissa joissa (ideaali-) kaasun tiheys muuttuu.

kyllä.käsitellään kirjoitti:

Yo-tasolla todellakin voidaan käsitellä muuttuvaa tiheyttä ja termodynaamista lämpöenergiaa esim kompuran paineen tuoton ja virtaaman osalta. Ja niin on jo käsiteltykin. Ei kuitenkaan työntövoimaan liittyen.
Siis P*V = n*R*T on jo lukiossa opetettava kaava, ja sitä voidaan soveltaa YO-kokeessa tilanteissa joissa (ideaali-) kaasun tiheys muuttuu.

Lue lisää

Tietysti tuo ideaalikaasun tiehyskaava pitää osata. Siitä on kuitenkin vielä kovin pitkä matka siihen, että osaisi laskea miten paljon kaasu kuumenee tai jäähtyy paineen muuttuessa. Lämpötilahan ei pysy vakiona ellei sitä ulkoisesti pakoteta vakioksi.

Esimerkiksi 8 l sukelluspulloon täytetään ilmaa 200 bar ylipaineeseen. Ennen kompuraa ilma on NTP olosuhteissa ja kompuran hyötysuhteeksi oletetaan 100%. Kuinka suuri on pulloon mahtuvan ilman massa, jos oletetaan systeemi lämpöeristetyksi ja ei huomioda pullon ominaislämpökapasiteettia. Taatusti ei kuulu lukion oppimäärään. Sama tehtävä ilmoitetulla pullossa olevan ilman lämpötilalla tietysti kuuluu.