Diplomi-insinööri(AMK) kurssitehtävästä...

Pekka ajaa autolla nopeudella 100 km/h suoralla tiellä. Hän huomaa 120 metrin päässä edessään punaisena palavat liikennevalot. Hän aloittaa jarrutuksen joka kestää kokonaisuudessaan 3 sekuntia. Ehtiikö hän pysäyttää auton ennen valoja? Perustele vastaus. Laske lisäksi pekan liike-energia ennen jarrutusta ja jarrutuksen jälkeen.

Miten tätä kannattaisi lähteä laskemaan? Jarrutuksen jälkeen liike energia on nolla sen sain eilen kokeessa itse laskettua.
Ilmoita

Aika selkeä yläasteen fysiikan laskutehtävä, jossa pitää vähän jo aavistella luonnonlakeja, niiden olemassaoloa arjen tilanteissa ja vaikutuksia.

Laske jarrutuksen keskihidastuvuus ja vertaa saatua tulosta reaalimaailman arvoihin.
2 VASTAUSTA:
Mikä sviddu on keskihidastuvuus? Jotain uudempaa fysiikkaa?
Varmaan kannattaisi kollihölmön verrata itseään reaalimaailmaan.
arvelenpa.vain kirjoitti:
Mikä sviddu on keskihidastuvuus? Jotain uudempaa fysiikkaa?
Varmaan kannattaisi kollihölmön verrata itseään reaalimaailmaan.
Kun liikken nopeus hidastuu tietyssä ajassa tietyn määrän, niin keskihidastuvuudeksi sanotaan hidastuvuuta(-kiihtyvyyttä), joka vakioarvolla pääryisi samaan tulokseen.
+Lisää kommentti
Kiihtyvyyden kaavalla lasketaan hidastuvuus (negatiivista kiihdytystä) ja kun se tiedetään lasketaan jarrutukseen kuluva matka.

Liike-energian täsmällistä määrää ei voi tietää kun liikkuvaa massaa ei tiedetä, mutta sen paikalle voi yhtälöön laittaa jonkun vakion.

Siis mimmosia DippaInssejä AMKsta oikein tulee jos tämä tehtävä on liian vaikea?
Ilmoita
Tehtävästä puuttuu tietoja. Ensinnäkin, jos huomaa valot ollessaan niistä 120 m päässä, tulee ottaa huomioon reaktioaika jarruruksen aloittamiseen, tyypillisesti 0,3-05 s, jona aikana auto kulkee alkuperäistä vauhtia. Tehtävässä ei ole annettu keskimääräistä kitkakerrointa u auton renkaiden ja tien pinnan välillä. Nopeus jarrutuksen päätyttyä v' ja jarrutusmatka s ovat sen avulla laskettuna:
v'=v-ugt
s = vt-ugt^2/2.
Tuossa lisäksi havainnollistusta.
http://extrat.liikenneturva.fi/pysahtymismatka-auto/fi/
Ilmoita
Tehtävä on selkeästi viallinen koska ei ole ilmoitettu kitkakertoimia ja ilmanvastustakaan lainkaan...
5 VASTAUSTA:
Mihin niitä tarvitaan tehtävässä? Tuossahan on kerrottu nopeus ja jarrutukseen käytetty aika. Pekan liike-energian laskemiseen tarvitaan tietysti hänen painonsa.

Toinen puhuu reaktioajasta. Tehtävässä sanottiin kuitenkin alkutilanteessa jo Pekan huomanneen valot eli ainakin suurin osa reaktioajasta on jo mennyt. Keltanen on palunut jo pitkään 100 km/h rajoituksella, joten Pekka lienee hyvin valmistautunut jarrutukseen.

Liikenteessä tietysti tulisi kolari, jos noin jarruttaisi.
Joakim1 kirjoitti:
Mihin niitä tarvitaan tehtävässä? Tuossahan on kerrottu nopeus ja jarrutukseen käytetty aika. Pekan liike-energian laskemiseen tarvitaan tietysti hänen painonsa.

Toinen puhuu reaktioajasta. Tehtävässä sanottiin kuitenkin alkutilanteessa jo Pekan huomanneen valot eli ainakin suurin osa reaktioajasta on jo mennyt. Keltanen on palunut jo pitkään 100 km/h rajoituksella, joten Pekka lienee hyvin valmistautunut jarrutukseen.

Liikenteessä tietysti tulisi kolari, jos noin jarruttaisi.
Ilman kitkakerroint ja ilman ilmanvastuskerrointa hidastuvuuden voi vetää vaikka hihasta, koska sitäkään ei tehtävässä ole annettu. Esim a = -2 m/(s^2)
Koska tieetään v_alussa = 100 km/h = 27,7778 m/s niin silloin loppuvauhdin saa laskettua näin: v_lopussa = v_alussa - 2m/(s^2)*3s = 21.7778 m/(s^2) = 78,4 km/h
Ei siis ehdi pysähtyä kolmessa sekunnissa valitulla hidastuvuudella, mikä on vastaus erääseen tehtävässä esitettyyn kysymykseen.
Sitten voi laskea matkan, mikä tuohon jarrutukseen kuluu: s = v_alussa * 3s - 0,5*2 m/(s^2)*(3 s)^2 = 74,3333 m.
Jarrutuksen jälkeen jää siis vielä reilusti matkaa (45,667 metriä) ennen valoja , mutta koska Pekka päättää lopettaa jarruttamisen jo kolmen sekunnin jälkeen ei auto pysähdy ennen valojakaan. Ehkäpä syynä oli se että ne valot vaihtuivat vihreiksi tuolla hetkellä.
Tehtävässä ei ole sanottu Pekan havainneen valoja ennen tehtävän alkutilannetta, joten ne eivät välttämättä olleet keltaiset, vaan vielä liian kaukana (tai kaarteen tai jonkin ohitettavan auton takana piilossa) jotta Pekka olisi aikaisemmin huomannut punaiset valot.
Tällöin alkuun tulisi huomioida myös reaktioaika ja -matka, mikäli haluaisi hieman realistisempia tuloksia.
Tehtävässä ei kuitenkaan ollut järkeä, koska kiihtyvyys (tai hidastuvuus) jätettiin kertomatta aivan kuten Pekan massakin. Niinpä kaikki Pekan liike-energian arvot tulee myös laskea hihasta revityllä Pekan massalla. Järkevässä tehtävän annossa nuo kaikki olisi jo kerrottu, eikä oletettu tehtävän tekijän repivän niitä hihasta.

Diplomi-insinööri(AMK) kurssitehtäviä ei oikeasti ole tietysti olemassakaan. Nykyään valmistuu tekniikan kandidaatteja niihin johtavassa tutkinnossa, joita toki voi DI:ksikin kutsua, mutta AMK ei liity asiaan yhtään mitenkään. DI-koulutuksessa ei tuollaisia tehtäviä teetetä, peruskoulussa taso olisi oikea, mutta tehtävä täysin puutteelllisesti laadittu.
DI-koulutuksen tehtävissä hidastuvuus ei olisi vakio, vaan olisi annettu vierintäpitokerroin, ilmanvastuskerroin, otsapinta-ala, akseliväli, dynaaminen pyöränsäde, ilman tiheys, vierintävastuskerroin auton ja pekan massat suurimmat kuhunkin pyörään vaikuttavat jarrutusmomentit, sekä auton mkp:n korkeus maasta ja paikka pituus suunassa, joista tehtävän tekijä laskee hidastuvuuden arvot ihan itse kullakin hetkellä, huomioiden että sitä saattaa rajoittaa sekä jarrutusvomomentin maksimiarvo että vierintäpitokerroin.
On myös mahdollista ettei ilman tiheyttä olisi annettu, vaan se tulisi laskea itse ilman lämpötilan ja suhteellisen koskeuden sekä ilmanpaineen avulla, olettamalla ilman niistä riippuvan tiheyden olevan niistä laskettavissa.
Tehtävän teksti tuskin on pilkulleen oikein tänne kirjoitettu. Varmastikin jarrutuksen on tarkoitettu päättyvän pysähtymiseen, mikä tosin on hiukan ristiriitaista Pekan liike-energian kanssa.

Ilmanvastuksen merkitys hidastuvuuteen on niin olematon, että DI ymmärtää sen hukkuvan virhemarginaaliin ellei kyse ole varsin liukkaasta kelistä. Tyypillisellä henkilöautolla 100 km/h ilmanvastus suuruusluokkaa 200 N vs. jarrutusvoima 15 kN.

Ei kai AMK:sta DI:ksi tulla? Kai tuollainen kysymys voi olla pääsykokeissa tai alkupään mekaniikassa? Sehän pitää olla lukiotasoa, pahimmillaan lyhyen matikan tasoa.
Joakim1 kirjoitti:
Tehtävän teksti tuskin on pilkulleen oikein tänne kirjoitettu. Varmastikin jarrutuksen on tarkoitettu päättyvän pysähtymiseen, mikä tosin on hiukan ristiriitaista Pekan liike-energian kanssa.

Ilmanvastuksen merkitys hidastuvuuteen on niin olematon, että DI ymmärtää sen hukkuvan virhemarginaaliin ellei kyse ole varsin liukkaasta kelistä. Tyypillisellä henkilöautolla 100 km/h ilmanvastus suuruusluokkaa 200 N vs. jarrutusvoima 15 kN.

Ei kai AMK:sta DI:ksi tulla? Kai tuollainen kysymys voi olla pääsykokeissa tai alkupään mekaniikassa? Sehän pitää olla lukiotasoa, pahimmillaan lyhyen matikan tasoa.
Kun autolla pysähdytään 120 metrin päässä odottaviin punaisiin valoihin 100 km/h vauhdista, on ilmanvastuksella ja moottorijarrutuksella suurin vaikutus asiassa. Pyöräjarruja käytetään huomattavasti vähemmän kuin mihin ne pystyisivät, varsinkin jos keli EI ole liukas.
Niinpä hidastuvuus on kaikkea muuta kuin vakio. Lisäksi nyt ei jarrutettu pysähdyksiin, vaan ainoastaan 3 sekunnin ajan. Ei pisteitä kun vastaat itse keksimääsi tehtävään aloituksen sijasta.
lue.tehtävä kirjoitti:
Kun autolla pysähdytään 120 metrin päässä odottaviin punaisiin valoihin 100 km/h vauhdista, on ilmanvastuksella ja moottorijarrutuksella suurin vaikutus asiassa. Pyöräjarruja käytetään huomattavasti vähemmän kuin mihin ne pystyisivät, varsinkin jos keli EI ole liukas.
Niinpä hidastuvuus on kaikkea muuta kuin vakio. Lisäksi nyt ei jarrutettu pysähdyksiin, vaan ainoastaan 3 sekunnin ajan. Ei pisteitä kun vastaat itse keksimääsi tehtävään aloituksen sijasta.
Jos kysytään "ehtiikö hän pysäyttää auton ennen valoja", tarkoitetaan tietysti pysähtymiseen päättyvää jarrutusta eikä jostain ihmeen muusta syystä 3 s päästä loppuvaa jarrutusta. Halutaan vain selvittää tapahtuiko pysähtyminen ennen vai jälkeen liikennevalojen.

Eihän 100 km/h vauhdilla edes etenisi kuin 83 m 3 sekunnissa, vaikka vauhti ei hidastuisi lainkaan. Ilmanvastus hiljentäisi vauhtia ehkä 2 km/h tuon 3 s aikana. Vierintävastus suunnilleen saman verran. Moottorijarrutus sitten riippuu paljon moottorista ja tietysti myös vaihteesta, automaattivaihteiston toiminnasta puhumattakaan sähköauton toiminnasta kaasupoljin nostettuna. Omalla autollani 100 km/h normaalisti käytettävällä vaihteella moottorijarrutus on varsin olematonta eli kytkinpolkimen painaminen ei paljoa vaikuta.

Kuten sanoin, oikean tehtävän tekstiä tuskin on kopioitu tänne sanatarkasti. Usein tietysti pitää tietää myös minkä kurssin tms. yhteydestä tehtävä on, jotta vastauksen voi sovittaa ajateltuun tasoon. Harvoin tehtävissä kerrotaan tarkasti mitä voi olettaa ja mitä pitää laskea.
+Lisää kommentti
Hidastuvuus on keskimäärin 10 m/s². Alussa siis ilmanvastuksen ansiosta hieman yli yksi g. 100 km/h on n. 28 m/s, joten auto pysähtyy 2,8 sekunnin aikana. Keskinopeus puolet lähtönopeudesta, siis 14 m/s. Auto liikkuu siis 2,8s*14m/s = n. 40 metriä.
1 VASTAUS:
Ei ole mahdollista niin suuri hidastuvuus kuin 10 m/s^2. Eli Pekka ei ehdi pysähtyä.
+Lisää kommentti
Tehtävän tiedot annettu väärin. Kyseessä ei ole Pekka vaan Erkki. Pekka painaa 100 kg enemmän kuin Erkki.
Ilmoita
Jos nyt oletetaan että Pekka jarruttaa tasaisesti hidastaen pysähdyksiin, niin hänen keskinopeus jarrutuksen aikana on 14 m/s, jolla hän etenee 3 sekunnin aikana 42 metriä.

Mutta hölmöähän se olisi tehdä tuollainen hätäjarrutus ja pysähtyä kauas valoista, joten Pekka varmaan vaan hidastaa suunnilleen nopeusrajoituksen tuntumaan ja liruttelee sitten rauhassa valoihin. Hänellähän on alussa aika reippaasti ylinopeutta. Rajoitus on korkeintaan 60, nopeammilla alueilla ei ole liikennevaloja.

Mutta joo, ehtii se ennen valoja pysähtymään, matkaa on reilusti.
1 VASTAUS:
Noin on. Parempi olisi laatia realistisia tehtäviä. Esim. että Pekka jaa 120 km/h tieosuudella, jolla on 60 km/h rajoitus. Peltipoliisin nähtyään 100 m päässä Pekka aloittaa hätäjarrutuksen. Ehtiikö hän pudottaa vauhtinsa rajoituksen mukaiseksi.
+Lisää kommentti
Kun kerran kysyit kuinka tehtävä lasketaan, niin voiman impulssia ja energiaperiaatetta tässä käytetään:

m*v(loppu)-m*v(alku)=-F*t
½m*v(alku)^2=F*s+½m*v(loppu)^2, ylemmästä ratkaistaan F/m , ja sijoitetaan alempaan, josta ratkaistaan v(loppu).

Kun kerran haetaan matkaa jolla v(loppu)=0, niin asetetaan se v(loppu) nollaksi , ja saadaan tarvittavaksi jarruusmatkaksi s= v(alku)*t/2, joka sitten laskemalla todetaan olevan pienempi kuin se matka valoihin, joten ehtii topata.
Ilmoita
Jotta auto pysähtyisi 3 sekunnissa 100 km/h nopeudesta, pitäisi kumin ja tien välisen kitkakertoimen olla 0,95. Kuitenkin kumin ja tien välinen kitka on vain 0,7 (liikekitka) - 0,8 (lepokitka). Tehtävä ei siis ole realistinen noin esitettynä. Pysäytysaika on minimissään 4 s luokkaa.
4 VASTAUSTA:
Auto ei liiku tyhjiössä. Sitä hidastaa muukin kuin kitka. Käytännössä nykyaikaisen henkilöauton hidastuvuus on 10 m/s².
Siinähän sanottiin vaan, että suora tie, joten voihan siinä olla ylämäkeekin...
Käytännössä auton jarrutusmatka satasesta pysähdyksiin tasaisella kuivalla asfaltilla on noin 40 metrin luokkaa, kuten näkyy esim. autolehtien testeissä. Yhtenä esimerkkinä löytyi pikaisesti googlaamalla TM:n uutinen Honda Civicin tuloksesta, joka oli ennätystulos heidän testeissä, 37 metriä, mutta kyllä se usein menee vähän päälle 40 metrin. Eli tuo edellä mainittu 42 metriä voisi olla realistinen, hyvillä jarruilla, renkailla ja kelillä, jos Pekka jarruttaa täysillä.
jarrutusmatka kirjoitti:
Käytännössä auton jarrutusmatka satasesta pysähdyksiin tasaisella kuivalla asfaltilla on noin 40 metrin luokkaa, kuten näkyy esim. autolehtien testeissä. Yhtenä esimerkkinä löytyi pikaisesti googlaamalla TM:n uutinen Honda Civicin tuloksesta, joka oli ennätystulos heidän testeissä, 37 metriä, mutta kyllä se usein menee vähän päälle 40 metrin. Eli tuo edellä mainittu 42 metriä voisi olla realistinen, hyvillä jarruilla, renkailla ja kelillä, jos Pekka jarruttaa täysillä.
Tuo 0,8 kitkakerroin johtaisi 50 m pysähtymismatkaan 100 km/h vauhdeista. Tuo oli tyypillinen mittaustulos vielä 80-luvulla, jos autossa ei ollut ABS-jarruja tai lukollista nelivetoa. Moottoripyörät pääsivät 40 m ja allekin jo tuolloin. Samoin jotkut nelivetoiset ilman ABS:ää.

Ilmeisesti autojen ongelma oli liian vähäinen takajarrujen käyttö sekä vaikeus hallita jarrutusta. Tuolloin ohje oli lukkojarruttaa hätätilanteessa.
+Lisää kommentti
Täysjarrutus 120 m päästä liikennevaloista on vaarallista, aiheuttaa peräänajon.
Ilmoita
Minä vastaisin näin:

Jos kerran auto pysähtyy 3 s aikana, niin keskimääräinen hidastuvuus on (100/3,6)/3 = 9,259 m/s². Tällöin auto etenee matkan s = (100/3,6)*3 - ½*9,259*3² = 41,7 m. Tämä on alle 120 m, joten ehtii hyvin ennen valoja. Lopussa liike-energia on tietenkin nolla.
1 VASTAUS:
"Jos kerran auto pysähtyy 3 s aikana, ..."
Väärin. Tehtävässä ei oletettu tuollaista, vaan kysyttiin että pysähtyykö. Eihän sellaista kysymystä esitettäisi jos oletus olisi jo ennakkoon että pysähtyy.
Autoa siis jarrutetaan 3 sekunnin ajan, ja sitten rullataan vapaalla loppumatka valoihin. Ei ole mitään syytä olettaa että jarrutus olisi tehokkain mahdollinen. Tehtävässä ei niin sanottu, eikä ole liikenneturvallisuuden kannaltakaan hyvä asia jarruttaa autoa maksimaalisesti jos este on 120 metrin päässä 120 km/h vauhdissa. Niinpä lopussa liike-energia ei suinkaan ole nolla.
+Lisää kommentti
Jos se Pekka on diplomi insinööri myös ,niin ei missään tapauksessa kerkeä pysäyttää autoa ennen punaista, koska insinöörinä Pekka tietenkin laskee todennäköisyyden että onko se mahdollista, ja kun saa sen laskettua niin on jo ajanut punaista päin jonkun toisen auton kylkeen 🥴
1 VASTAUS:
Ei insinööri mitään todennäköisyyksiä laskeskele. Ne on matemaatikon hommia.
+Lisää kommentti
Jos Pekka on itsekin diplomi insinööri niin hän aloittaa jarrutuksen vasta kun on itse laskenut todennäköisyyden siihen että onko se mahdollista ja kun saa laskettua niin on jo ajanut punaista päin jonkun toisen auton kylkeen 🥴
Ilmoita
Pekka?

Kuullostaa joltain suurten ikäluokkien vaskulaarisen dementian riivaamalta maahanmuuttokriitikolta, jonka reaktioaika ja sen vähäinkin järki on sumentunut ja reaktioaika venähtänyt tuollaiselle depiilin tasolle. Ehkä perSu?

Kyllä se pitkäksi menee tuo reagointi ja jarrutus kaikissa tapauksissa ja toivottavasti pekka ajaa paperi- tai teräsrullia kuljettavan rekan perävaunun alle, jota omaishoitaja ja muut oheiskärsijät pääsevät lopultakin tuosta paSkakasasta lopullisesti.
1 VASTAUS:
arvelit sittä politikoida?
+Lisää kommentti
Pekka ajaa autolla nopeudella 100 km/h suoralla tiellä. Hän huomaa edessään porolauman. Hän aloittaa jarrutuksen ollessaan 50 m päässä laumasta ja jarrutus kestää kokonaisuudessaan 3 sekuntia. Ehtiikö hän pysäyttää auton törmäämättä poroihin?

Noin esitettynä tehtävä olisi järkevämpi.
Ilmoita
Näyttäis siltä, että luvut on vääriä. Nopeus on ilmeisti 100 mailia/h, ja etäisyys on 60 jalkaa. niillä mitoilla ei ehdi pysähtyä ennen valoja. Ein viitsi, jaksa eikä huvita ruveta sitä jäännösnopeutta tolpan kohdalla laskeen. Massahan tosta vielä sitten lisäksi puuttuu....
2 VASTAUSTA:
Etäisyys siis tietysti120 jalkaa, eikä 60 jalkaa
KullervoTakra kirjoitti:
Etäisyys siis tietysti120 jalkaa, eikä 60 jalkaa
Tämä menee nyt jo höperyyden puolelle: Siis 60 mailia /tunnissa, ja 120 jalkaa..

(Nopeus on pyöristetty sataseen, mutta etäisyys on jäänyt muuttamatta. Tyrinhän minäkin tässä ja pahasti, joten ei soimata kattilaa)
+Lisää kommentti
Minä vain jarrutan.

en ole insinööri.
Ilmoita

Vastaa alkuperäiseen viestiin

Diplomi-insinööri(AMK) kurssitehtävästä...

Pekka ajaa autolla nopeudella 100 km/h suoralla tiellä. Hän huomaa 120 metrin päässä edessään punaisena palavat liikennevalot. Hän aloittaa jarrutuksen joka kestää kokonaisuudessaan 3 sekuntia. Ehtiikö hän pysäyttää auton ennen valoja? Perustele vastaus. Laske lisäksi pekan liike-energia ennen jarrutusta ja jarrutuksen jälkeen.

Miten tätä kannattaisi lähteä laskemaan? Jarrutuksen jälkeen liike energia on nolla sen sain eilen kokeessa itse laskettua.

5000 merkkiä jäljellä

Peruuta