Astiassa on vettä. Vaaka näyttää lukemaa 1995 g.
Langassa riippuu kuparipallo, halkaisija 5,0 cm. Mitä vaaka näyttää, kun pallon annetaan upota langan varassa veteen niin, että se ei koske astian pohjaa tai seinämiä.
Eikö lukema ole aivan sama? Astian vesimäärä ei muutu, joten vaakaan kohdistuu sama veden paino. Kuparin painon vaikutus kumoutuu, koska siihen kohdistuu noste ja langan jännitysvoima.
Langassa riippuu kuparipallo, halkaisija 5,0 cm. Mitä vaaka näyttää, kun pallon annetaan upota langan varassa veteen niin, että se ei koske astian pohjaa tai seinämiä.
Eikö lukema ole aivan sama? Astian vesimäärä ei muutu, joten vaakaan kohdistuu sama veden paino. Kuparin painon vaikutus kumoutuu, koska siihen kohdistuu noste ja langan jännitysvoima.
Vastaukset 81
Vanhimmat
Mitä kuparikuulaan liitetty jousivaaka kertoisi tilanteesta?
Jousivaaka tietysti kertoisi voiman, joka vetää kuulaa eli paino - noste.
Mutta entä, jos astia on vaa'an päällä?
"Ei voimaa ilman vastavoimaa."
Jep, mutta yritänkin tässä keksiä, mikä on kokonaisvoima, joka kohdistuu vaakaan.
Tietysti veden paino, mutta vaikuttaako kuulan paino? Kuula on paikallaan, joten kumoavatko siihen kohdistuvat narun jännitysvoima ja noste sen painon vaikutuksen vaakaan?
"Jos kappale ei ole kiihtyvässä liikkeessä, on siihen kohdistuvien voimien resultantti nolla."
Selvä homma, mutta
Kuula on paikallaan, joten kumoavatko siihen kohdistuvat narun jännitysvoima ja noste sen painon vaikutuksen vaakaan?
Kyseessä on vaikuttavien voimien tasapainotilanne.
Kuulan painon, kuulaan kohdistuvan nosteen ja narun jännitysvoiman vektorisumma on nollavektori. Siis kuula ei vaikuta mitenkään vaakaan?
Painoa lisättäessä vaa'an lukemat kasvavat, kunnes mekanismin liike lakkaa ja lukema ei enää kasva. Vaaka ja sen sisäinen mekanismi on saavuttanut tasapainotilan.
Riippuu paljon gravitaatiovoiman määrästä eli jos sanotaan että G=-24344m/s, mikä on silloin kilogramman paino?
Yksinpuhelua...
Vai onko se kuulaan kohdistuvan nosteen vastavoima, joka saa aikaan muutoksen vaa'an lukemassa?
Kuulan paino ei vaikuta yhtään mihinkään yhtään mitään.
Veden pinta nousee kun kuula upotetaan astiaan. Siinä koko juju. Ihan niinkuin kaadettaisiin lisää vettä aseiaan.
Mistään voimista tai vastavoimista ei tarvitse tietää yhtään mitään.
Voit ajatella asiaa vaiheittain. Ensin ontto kuparipallo, joka kelluu vedessä. Silloin sen koko paino lisää vaa'an olukemaa. Sitten ontto pallon, joka juuri ja juuri kelluu. Silloin sen tiheys (paino/ulkotilavuus) on sama kuin vedellä ja se lisää koko painollaan vaa'an lukemaa. Sitten pallo, jonka tiheys on suurempi kuin vedellä. Silloin vaa'an lukema kasvaa kuten edellä, lopun painosta hoitaa riiputuslanka. Jos lankaa ei ole ja pallo menee vesiastian pohjaan, sen koko paino lisää vaa'an lukemaa.
Pallon paino = noste narun jännitys (pallohan pysyy paikallaan).
noste = pallon syrjäyttämän vesimäärän paino. Astia vesineen ja palloineen painaa siis nosteen verran enemmän kuin ilman palloa.
Kiitos!!!
Mutta tuleeko se siis siitä, että veteen kohdistuu veden paino (sama kuin alussa), mutta sen lisäksi myös veden palloon kohdistaman nosteen vastavoima?
Siitäpä hyvinkin.
Jes, mahtavaa, kiitos! Tätä siis hain...
Mutta entä jos pallo lasketaan vapaasti veteen astian pohjalle, paljonko vaaka näyttää painoa? Oletetaan tietysti pallon tarkka paino myös tiedettävän.
Vähän samanlainen kysymys on esim. se, että kun ollaan ongella ja lasketaan veneessä mukana kulkeva 10 kg kivenmurikka ankkuriksi veteen, nouseeko vai laskeeko järven vedenpinta?
Joo, tää on kanssa mielenkiintoinen!
Jos kappale on astian pohjassa, kohdistuuko siihen nostetta N? Se tuskin on kuitenkaan mitenkään tiiviisti kiinni pohjassa?
Siihen kohdistuu myös pohjasta tukivoima T.
Jos kappaleen paino on G1, tunteeko vaaka siis voiman T eli tasapainoehdosta T=G1-N ?
Lisäksi veden ja astian paino G2 eli vaaka näyttäisi T G2=G1 G2-N, niinkö?
Niin ja näiden lisäksi nosteen vastavoima eli vaakaan kohdistuisi
T G2 N=G1 G2-N N=G1 G2 ???
Ei. Vaikka kappale on pohjassa siihen kohdistuu noste N. Mutta astian pohjaan kohdistuu myös nosteen yhtä suuri vastavoima. Ja kappale painaa pohjaa painovoimallaan miinus noste. Lopputulema: pohjassa olevan kappaleen paino veden paino astian paino.
Vaakan lukema taitaa riippua siitä paljonko vettä tulee yli. Jos astiasta ei tule vettä yhtään yli , niin lukema lisääntyy sen pallon syrjäyttämän vesimäärän painon verran. Jos astia oli piripinnassa, ja kaikki pallon syrjayttämä vesi tulee yli johonkin muualle kuin vaakalle, niin lukema ei muutu yhtään. Lineaarisesti sitten siltä väliltä olevat täyttömäärät.
Onko tuo kollimaattori aivan terve? Lukekaa hänen viestinsä edellä yllä.
Eipä nuo aivan täysijärkisen jutuilta näytä.
Terveeltä näyttää, ja osaa lisäksi fysiikkaa, toisin kuin sinä.
Kun osaaminen loppuu kesken, ruvetaan kommentoimaan muita kommentoijia.
Kutsutaan nimellä Ad Hominem.
Sehän puhui kyllä suomea ymmärtämättä kysymystä ja vastaamatta yhtikäs mitään! Paljon sanoja, vähän villoja. Ketjussa on onneksi annettu selvällä suomella myös vastaus siihen, mitä oikeasti kysyttiin.
Hauki on kala. Onhan autossa kondensaattori, onhan?
Aloittaja kalasteli suoraa vastausta koulutehtävään.
Sellaisten suoraan vastaamiseen en itse suostu, mutta onneksi tähänkin vastasi joku muu, että aloittajan tarvitsisi käyttää aivojaan vasta sitten töissä.
Sitten on kyyti kylmää, voin vannoa...
Suora vastaus mulla kyllä oli, myös malliratkaisu. Sen perustelut eivät olleet vain kovin hyvät. Pelkän tuloksen sijaan halusin siis aidosti ymmärtää, mistä tulos tulee...
Vihjeiden sijaan joku turhanaikainen asiaan millään lailla liittymätön möläyttely on varmaan ihan kollimointia.
Kyseisessä tehtävässä ei mitään voimia tai vastavoimia tarvita.
Et taida olla oikein perillä mitä vaaka mittaa, kun möläyttelet tuollaista tekstiä.
Vaaka, siis kaikki vaa'at, mittaavat vain voimia, massan mittaukseen käytetään aivan muita menetelmiä, asia jonka jokainen vähääkään sysitikkaa ymmärtävä ymmärtää itsestäänselvyytenä.
Sysitikoista en todellakaan mitään tiedä, eikä niillä ole mitään merkitystä tehtävän ratkaisemisessa. Riittää kun ymmärtää sen että veden pinnan korkeus ratkaisee koko asian ilman minkään voiman osallistumista asiaan.
Huono perustelu! Tosi huono ja kylmä.
Meinaatko että jos vaikka muovipullpa kuristetaan vesipinnan nostamiseksi niin se vaikuttaisi vaa'an lukemaan ?
Lanttu hoi ! !
On aivan samantekevää millä keinolla vedenpinta nousee. Voit työntää veteen vaikka heppisi tai jotain niin asia täysin sama.
Älä nyt viitsi horista hulluja.
Vedenpinnan korkeudella ei ole mitään vaikutusta tehtävän ratkaisemisessa. Tehtävässä kysyttiin vaan lukemaa, eli voimaa.
Vaakaan kohdistuu:
astian paino veden paino kuparipallon paino langan paino - langan vetovoima.
Tehtävänannon mukaan yhteensä 1995 g.
Ei tosin ole järkeä ensin kertoa vaa'an lukema ja sitten kysyä mitä vaaka näyttää, ilman että mikään on muuttunut.
Tehtävänantoa pitäisi muuttaa siten, että vaa'an lukema mitattaisiin kaksi eri kertaa, ja välissä lisättäisiin veteen upotettu kuparipallo ja lanka. Nyt se on ilmeisesti oletettu, mutta ei kuitenkaan kerrottu tehtävänannossa kuten olisi pitänyt.
Turhia horiset.
Tehtävässä aivan selvästi kerrottiin lukema ennen pallon laskemista veteen ja kysyttiin lukemaa pallon laskemisen jälkeen. Onko tajuntasi jo hiipunut?
Tehtävässä ei laskettu mitään palloa veteen , vaan se oli vedessä koko ajan. Ja kerrottiin mitä vaaka näyttää kuparipallon ollessa vedessä, eli 1995 g.
Älä viitsi jankuttaa paskaa. Lue aloitusviesti. Ihan selvästi siinä mainittiin että pallo lasketaan altaaseen.
Lue tehtävä äläkä puhu paskaa.
Siinä ei ole mitään mainintaa pallon laskemisesta altaaseen.
Aloittajan esittämässä tapauksessa vaaka näyttää tietysti samaa lukemaa koko ajan, siis ellei saivarrella sillä tuleeko vesi ehkä yli reunojen pois astiasta tms.
Veneankkurin tapauksessa sitten tapahtuukin muutoksia. Kiviankkuri painaa siis 10 kg ja veneessä ollessaan se aikaansaa veneen uppouman lisääntymisen 10 litran verran ja lisääntynyt uppouma nostaa järven pintaa. Jos oletetaan kiven tiheydeksi 5 kg/litra, sen tilavuus on kaksi litraa ja vedessä ollessaan kivi syrjäyttää vettä kaksi litraa. Kivi siis syrjäytti veneessä ollessaan vettä 10 litraa ja vedessä ollessaan 2 litraa, eli vedessä kivi syrjäyttää vettä 8 litraa vähemmän kuin ollessaan veneessä ja tämä merkitsee järven vedenpinnan laskemista kun ankkuri laitetaan veteen.
Tapana palstalla on olla vastaamatta suoraan kotitehtäviltä vaikuttaviin kysymyksiin vaan annetaan vihjeitä siitä miten ongelma on ratkaistavissa. Muuten käy kuten muutamana vuonna aiemminkin eli palsta täyttyy opiskelijoiden esittämistä kysymyksistä. Siellä kun pääsee kurssista osin lävitse näiden kotitehtävä - pisteiden avulla.
Minusta tälläinen opiskelua edistävä vastailukäytäntö on hyvä ja saisi jatkua tulevaisuudessakin. Jos koette tarpeelliseksi nälviä opiskelun kannalta katsottuna hyödyllisten vastausten antajia olette väärällä palstalla.
Kaksi viimeisintä lausettasi ovat mitä suurimmassa ristiriidassa keskenään, on siis mahdotonta ymmärtää mitä pyrit kertomaan?
Aloittajahan itse pohti tehtävää aloitusviestissään, mutta teki vääriä johtopäätöksiä. Järkevintä on pyrkiä esittämään, mikä hänellä meni metsään.
Voima-vastavoima käsite jää tässä tehtävässä vähän epämääräiseksi ellei selitetä, miksi se nosteen vastavoima kohdistuu mm vaakaan. Yksi tapa selittää on tarkastella veden paineen muutosta. Yksinkertaisuuden vuoksi oletetaan astia. jolla on pystysuorat seinämät. Jos upotettavan kappaleen tilavuus on V ja astian pohjan ala A, nousee veden pinta astiassa upotuksen seurauksena määrällä V/A. Silloin veden paine astian pohjaa vastaan nousee määrän roo*V/A (roo on veden tiheys) ja voima pohjaa vasten määrällä roo*V*g, eli kappaleen tilavuutta vastaavan veden massan verran. Tämä painovoiman lisäys välittyy luonnollisesti vaakaan.
Toisen havainnollisen tavan kerroin tuolla edellä. Ajatellaan, että on kappale, jonka ominaispaino on karvan verran alle veden ominaispainon. Kun se lasketaan astiaan, se jää kellumaan ja luonnollisesti lisää vaa'an lukemaa koko painollaan. Jos sitten samanlaisen kappaleen ominaispaino onkin karvan verran yli veden ominaispainon, se lähtee uppoamaan mutta langalla kannatetaan kappaletta niin, ettei se painu pohjaan. On loogista, että molemmissa tapauksissa vaikutus vaakaan on sama, eli paino lisääntyy kappaleen tilavuutta vastaavaan vesimäärän verran. Jos sitten kappaleen ominaispainoa kasvatetaan, on aika loogista että lisääntynyt paino siirtyy langan kannatusvoimaksi.
Aina sekavammaksi menee yksinkertainen asia!
Jos tieto on sillä tasolla että tällaista asiaa pitää kysyä, niin paineen vaikutuksen kautta asian selittäminen on varmaan vain lisää ongelmia tuottava tapa.
Tähän teoriaan olisi liitettävä selvitys että astian muodolla on ratkaiseva vaikutus vaakaa kohdistuvaan voimaan suhteessa pinnan korkeuteen, ja että paineeseen liittyy myös ilmanpaine jne.
Kaiketi yksinkertaisin tapa on aloittaa vain hahmottamalla massan määrää, paineen aiheuttamat voimat vaativat jo hieman enemmän yleistä teorian tuntemusta.
Voihan asian hahmottaa niinkin, että oletetaan astian reunassa olevan saranoitu varsi jonka päässä on se kuparipallo. Varsi voidaan kääntää pystyyn, tai sitten vaaka-asentoon jolloin pallo uppoaa astian veteen. Miten tämä varren kääntäminen vaikuttaa vaa'an lukemaan?
Saranat voit ruuvata hanuriin. Jaskanpankutusta se saattaa jopa lisätä tässä ketjussa.
Älä selitä hulluja. Tai selitä vain omasta puolestasi, älä muiden!
Väitätkö että tuo on sama kuin alkuperäinen tehtävä?
No olennaista tuossa on se veden pinnan nousu. Jos on avoin vesiastia, sen pohjaan kohdistuva paine vastaa samankorkuisen vesipatsaan painetta. Jolloin lopputulema on, että vastaa tilannetta, jossa astiassa olisi kappaleen tilavuuden verran enemmän vettä. Tämä oli vain tarkoitettu selittämään ilmiötä, tietenkin homma monimutkaistuu jos astian reunat eivät ole pystysuorat.
Luulisin että jo yläasteella opitaan tuo, että F=p*A.
Ja tuo ilmanpaine on saivartelua, taitaa muuttua aika vähän jossain senttimetrin matkalla?
Ei se ole helppoa selittää tavalliselle opiskelijalle tuota vastavoiman muodostumista. Pallon kohdistuu eri puolilta vedenpainetta, ja jos ne summataan, jää pystysuora nostevoima. Sitten se vaan jotenkin veden välityksellä aiheuttaa astian pohjaan kohdistuvan vastavoiman.
Otetaan hieman muunneltu tehtävä. Astia on vettä piripinnassa. Sinne lasketaan langan varassa metallikuula niin että se uppoaa kokonaan mutta ei mene pohjaan. Aiheuttaako noste nyt vastavoiman, joka lisää vaa'an lukemaa.
Veden pinnan nousu johtuu ihmisen hiilidioksidituprutteluilla aiheuttamasta ilmastonmutoksesta. Hiilidioksidi on painavampaa kuin muu ilma ja aiheuttaa jääpalojen kellahtamisen nurinniskoin lasissa.
Unohdit sitten mainita että astian pohjaan kohdistuvalla paineella ei ole mitään merkitystä vaa'an lukemaan.
Tarkkuutta selityksiin.
Ei muuta eroa alkuperäiseen kuin että pallon paino sisältyy astian painoon molemmilla asennoillla. Alkuperäisessä pallon paino ei sisälly astian painoon kummassakaan pallon asennossa.
Siis korkea ja kapea 10 litran vesiämpäri täytenä painaa enemmän kuin matala ja laakea 10 litran ämpäri täytenä?
Kyllä. Matala ja laakea vesiämpäri syrjäyttää tilavuutensa verran keskimäärin tiheämpää ilmaa kuin korkea ämpäri. Ilman paine maanpinnassa muuttuu noin 100 Pa per 8 metrin korkeuden muutos josta sitten voi laskea ilman tiheyden muutoksen.
Taas väärin.
Leveämmän ämpärin pojhjaan vaikuttaa saman verran suurempi ilmanpaine, eli massat ovat saman painoisia.
Olet siis ExB; minä ainakin vastaan mitä haluan milloin haluan. Ihan sen mukaan mitä kysytään.
Tuossa oletettiin avoin astia jolla on pystysuorat seinämät. Väität siis, että jos silloin veden paine astian pohjaa vastaan kasvaa veden pinnan nousun seurauksena (mikä taas aiheutuu nesteeseen lasketusta kappaleesta), sillä ei ole mitään merkitystä vaa'an lukemaan.
Olen yrittänyt selittää miten se painon kasvu syntyy. Vesihän ei voi välittää voimaa kuten kiinteä aine. Jos meillä on vaakasuora putki täynnä vettä, voimaa saadaan välitetyksi, jos on mäntä, joka ei päästä vettä ohitseen. Mutta jos sinne työnnetään putken halkaisijaa pienempi puikko, mitään staattista voiman välitystä ei tapahdu.
Jätä se paineen ja korkeuden kanssa viisastelu, ei vaaka niistä välitä, se ilmoittaa vain voiman joka riippuu massan tilavuudesta ja tiheydestä g.stä, paineista ja astian muodosta riippumatta.
Sulla näyttää olevan suuria vaikeuksia olennaisuuden ymmärtämisessä. Yritin selittää, että fysikaalisesti astian painon lisääntyminen johtuu veden pinnan noususta astiassa, ja systeemi käyttäytyy ikäänkuin astia olisi täynnä vettä tuohon pintaan asti. Veden määrähän ei astiassa lisäänny eikä veteen laskettu kappale välitä suoraan mitään voimaa. Se vain nostaa veden pintaa.
Eli korkeassa kapeassa ämpärissä on saunaveden kantaminen raskaampaa kuin matalassa laakeassa ämpärissä. Täytyy pitää mielessä kun on seuraavan kerran ämpäriostoksilla.
Jos+ämpärissä+vedenpinnalla+on+korkeutta+28+cm+niin+ilmanpaine+muuttuu+tuolla+matkalla+aiemman+perusteella+dP+=+100+Pa+*+0.28/8+=+3.5+Pa
Sattui näköjään dekadivirhe, eli 0.2 mg olisi se ero.
Jätetään nyt saunavedet, mutta otetaan kaksi 15 litran ämpäriä. Toisen ämpärin pohjalle kiinnitetään täyteen puhallettu ilmapallo. Sitten kaadetaan kumpaankin ämpäriin 10 litraa vettä, jolloin ilmapallollinen ämpäri tulee lähes täyteen. Sitten punnitaan ämpärit :)
Todennnäköisesti ne painoivat käytännössä saman verran. Sitten laitetaan vaakaan vain vettä sisältävä ämpäri ja otetaan em. ilmapallo ja painetaan se kädellä ämpäriin veden alle, ja kas mitä huomaammekin vaakan näyttävän...
Juu, kiitos siitä että bongasit virheen. Näin käy kun laskee nollien lukumääriä eikä eikä käytä eksponenttimuotoa.
Minä tätä aamutuimiin kokeilin, eli laskin trukkilavalla olevaan sadan litran saaviin vettä piripintaan, ja siihen puntaripummpparit alle, ja sopivasti olin nosturin alla. Pudottelin saaviin sitten noin viidentoista kilon möhkälettä, ei ollut tosin pallo eikä kuutio.
Tuloksia:
Piripintaisen saavin tapauksessa vaakan lukema ei muuttunut, koska ylimenovesi meni lattiakaivoon.
Sitten pudotin möhkäleen uudestaan saaviin, josta ei enää vettä lattialle tullut ja vaakan lukema lisääntyi juuri sen verran kuin ptikin, eli veden tiheys*möhkäleen tilavuus , noin pari kiloa.
Voi tämän tietysti laskeakin, tämän piripintajutskan.
https://aijaa.com/TgcTX9
Koko ajan on puhuttu yhdestä astiasta ja veden eri korkeuksista siinä. Mutta näyttää olevan joillekin vaikeata ymmärtää.
10 pisteen vihje, noste on ylöspäin vaikuttava voima, kun koe tehdään paikallaan olevassa huoneessa, eikä vaikkapa kiihtyvässä autossa.
"Tavallinen ämpäri jossa 10 kg vettä olisi siis nosteen vuoksi peräti 2 milligrammaa raskaampi kuin laakea ämpäri jossa kaikki vesi olisi lättänänä kerroksena ämpärin alareunan kohdalla."
5 pisteen vihje, raskaampi on vastakohta keveämmälle, ne eivät siis ole synonyymejä.
1 pisteen vihje, kun paikallaan olevaan kohteeseen (ämpäri siinä oleva vesi) kohdistetaan ylöspäin vaikuttava voima (ilman noste), ylöspäin vaikuttava vaa'an mittaama tukivoima pienenee, eikä siis suurene kuten luulit.
Tehtävä voidaan antaa vaikka 10 astialle, ei sitä missään ole rajattu :)
Tehtävä on annettu ziljoonalle tyhjäpäälle, ei sitä missään ole rajattu :)
Lukema ei ole sama ja lukema on aina suurempi kuin 1995.
Lukema riippuu siitä, kelluuko ontto kuparipallo vai uppoaako se kokonaan. Oletuksena lienee, että pallo uppoaa kokonaan koskematta astiaan ja ripustuslangan paino ja tilavuus on mitätön.
Pallo syrjäyttää tilavuutensa verran vettä ja veden pinnankorkeus astiassa nousee. Jos pallo uppoaa kokonaan, se syrjäyttää 0,06545 litran edestä vettä, joka on painona 65,45 grammaa (20 C).
Vaaka näyttää lopulta 1995 65,45 = 2060 grammaa.
Tuo ei voi pitää paikkaansa ainakaan tällä palstalla. Se on aivan liian helposti päätelty. Pitää ottaa huomioon voimat, vastavoimat, pallon väri ja tuhat muuta asiaa.
Heh....
Toivotaan, että vastaus kuitenkin kelpaa alkuperäiselle! Annetaan tämän palstan elää omaa elämäänsä.
Juu, ei
Eihän se noin mene, pallo on ripustettu sillä langalla vesiastian sankaan, ja kysytään, muuttuuko vaa'an lukema, jos lankaa pidennetään niin että pallo uppoaa veteen ?
Ei vastaukseen tarvita mitään laskutoimituksia, eikä vesipintoja.
Entäs jos ämpäri on piripintaan täynnä vedessä molskivia valaskaloja eikä pallo mahdu uppoamaan milliäkään. Silloin ei veden pinnalla ole todellakaan mitään merkitystä.
No noinhan se juuri menee!
"Mitä vaaka näyttää, kun pallon annetaan upota langan varassa veteen niin, että se ei koske astian pohjaa tai seinämiä."
Ei avauksessa puhuta mistään sangasta, vaan kuparipallo uppoaa veteen, ja kaikki pallon kontakti on vain veteen ja lankaan.
Veden pinta astiassa nousee kuparipallon tilavuuden verran, joten vaakan lukemankin on muututtava vastaavalla määrällä.