Eli auto on pysäköity mäkeen, jonka kaltevuus on 6,3 astetta. Auton massa on 1200kg. Kuinka suuri on renkaiden ja tien välinen lepokitkavoima?
Tavallaan tiedän, mitä pitäisi tehdä, mutta en saa laskuista mitään järkevää aikaiseksi... Jos joku osaisi hieman avittaa?
Tavallaan tiedän, mitä pitäisi tehdä, mutta en saa laskuista mitään järkevää aikaiseksi... Jos joku osaisi hieman avittaa?
Vastaukset 13
Vanhimmat
Autoon kohdistuva painovoima G = auton massa 1200kg kertaa putoamiskiihtyvyys 9,81ms^-2
Kolmioita piirtelemällä näet, että lepokitkavoiman on oltava painovoima G jaettuna sin(6,3 astetta).
Ei vaan lepokitkavoima = painovoima kertaa sin(6,3 astetta)
Näin. Ja mikä pitää olla lepokitkakerroin, että auto ei lähde luisumaan.
tan(6.3)
Sain tosiaan laskun ohjeillanne laskettua, mutta yksi asia jäi silti häiritsemään. Ja se on tuo kolmio-asia, itselle tosiaan on vaikeaa hahmottaa näissä fysiikan tehtävissä juurikin tämä kolmioiden piirtäminen. Tänne palstalle on kyllä vaikeaa mitään voimakuvioita tilanteesta piirtää, mutta jos joku voisi sanallisesti auttaa, että mihin tuo kolmio, josta lasku lasketaan oikein piirtyy.
Piirrä ensin 6.3 asteen kulmassa oleva maanpintaa kuvaava suora.
Valitse suoran yläpuolelta mielivaltainen piste, josta piirrät janat suoraan alaspäin ja kohtisuoraan maanpintaa kuvaavalle viivalle.
Nyt sinulla on voimamonikulmio, jossa pystysuora kuvaa voimaa mg ja kohtisuora pintaa vasten vaikuttavaa voimaa ja noiden väliin jäävä pätkä maanpintaa kuvaavalla suoralla kuvaa mäkeä alaspäin vaikuttavaa voimaa.
Tuo kuulostaa tarpeettoman monimutkaiselta, vaikka oikein meneekin.
Helpompi ajatella niin, että koska auto on pysäköity (ei liiku), siihen vaikuttavien voimien summa on nolla. Eli kun piirrät kaikki voimanuolet missä tahansa järjestyksessä peräkkäin, viimeinen nuoli päättyy siihen, mistä ensimmäinen alkoi.
Tässä tapauksessa vaikuttavia voimia ovat vain painovoima, pinnan tukivoima ja kitkavoima.
Selkeintä on varmastikin aloittaa painovoimasta, joka osoittaa alaspäin.
Pinnan tukivoima on kohtisuorassa tien pintaan nähden, joten painovoiman ja pinnan tukivoiman välinen kulma on sama kuin tien pinnan ja vaakatason välinen kulma (6,3 astetta).
Kitkavoima on tien pinnan suuntainen, eli se on kohtisuorassa pinnan tukivoimaan nähden. Voit siis vain täydentää kolmion siten, että kolmio on suorakulmainen.
Kyllä minusta tuo ensimmäinen oli paljon yksinkertaisempi ja selvempi.
Lisäksi, "Pinnan tukivoima on kohtisuorassa tien pintaan nähden", ei pidä paikkaansa, vaan kitkavoimaa laskettaessa vaikuttavana voimana on tukivoiman kohtisuora komponentti, tukivoiman suunta ja suuruus on -mg eli painovoiman vastavoima.
Se, miten tuo on helpointa ajatella, on makuasia. Kannattaa kuitenkin tiedostaa mihin tuo voimanuolista koostuvan suljetun murtoviivan syntyminen perustuu.
Pinnan tukivoiman suhteen olet kuitenkin väärässä. Pinnan tukivoima on aina kohtisuorassa pintaan nähden ja kitkavoima kohtisuorassa pinnan tukivoimaan nähden (eli pinnan suuntaisesti).
Luultavasti sinulle on jäänyt jostain esimerkistä, jossa pinta on vaakatasossa, mieleen että pinnan tukivoima olisi aina painovoiman vastavoima. Tuohon on helppo vastaesimerkki: työnnä laatikko kattoa vasten. Katon laatikkoon kohdistama pinnan tukivoima osoittaa suoraan alaspäin, kuten painovoimakin. Tukivoima ei siis ole painovoiman vastavoima.
Jos pinnan tukivoima olisi pystysuora, kuten ehdotit, autoon ei kohdistuisi vaakasuorassa suunnassa muita voimia kuin kitkavoiman vaakasuora komponentti, eli auto kiihtyisi kitkavoiman suuntaan.
Tulkintasi on hieman outo ja ainakin sangen omaperäinen.
Myös kitkavoima on tukivoima, joskus jopa ainoa sellainen ja ainoastaan sellainen, se ei siis voi koskaan olla työtätekevä.
Tukivoima ei määräydy vain yhden vaikuttajan mukaan, eli tässä tapauksessa se on mainitun mg,.n vastavoima, saman suuntaisena ja suuruisena, jos se olisi jotain muuta, kyseessä ei olisi tasapainotilanne.
Tukivoima on siis kitkan ja pintapaineen vektorisumma, joka ei nyt todellakaan ole pintaa vasten kohtisuorassa.
Kyllä se pinnan tukivoima yleensä määritellään vastavoimana painovoiman kohtisuoralle komponenttille pintaan nähden. https://fi.wikipedia.org/wiki/Kalteva_taso
Ei tietenkään lepokitkavoima voi aiheuttaa kiihtyvyyttä. Sehän minun pointtini tuossa oli, että niin ei voi olla. Eli tuo tulkinta, että pinnan tukivoima olisi aina pystysuora, on väärin.
Tuo sinun tulkintasi, että pinnan tukivoima on kitkan ja pintapaineen (tai oikeammin varmaankin kitkavoiman ja pintapaineen aiheuttaman voiman) summa, kaatuu kuitenkin tuohon samaan esimerkkiin, jota jo aiemmin käytin:
Jos työnnät laatikon kattoa vasten, pinnan tukivoima osoittaa alaspäin riippumatta siitä, lasketko siihen mukaan kitkavoiman vai et. Se siis ei ole painovoiman vastavoima, ellet jotenkin osaa selittää miksi painovoima osoittaisi yhtäkkiä kattoon.
Taidat nyt käsittää asian tahallasi väärin.
Statiikka ei erottele voimia kuten dynamiikka, kaikki ovat samanarvoisia ja niiden summa on oltava 0.
Muuten voimat jaetaan kosketusvoimiksi (kontakti, kitka, virtausvastus...), ja etäis-voimiksi ((gravitaatio ym.).
Tukivoima nimitystä käytetään statiikassa gravitaation kosketusvastavoimasta (huh), olipa se mikä tahansa.
Silloin kun vaikuttavina voimina on vain gravitaatio ja sen vastavoima (tukivoima), niiden on oltava vastakkaiset ja yhtä suuret jotta tasapaino olisi mahdollinen.
Pystysuora suunta koski vain esimerkkinä ollutta tehtävää, sinun laatikkoesimerkkisi "tukivoimat" riippuu siitä, mihin suuntaan viistosti tai suoraan, laatikkoa työnnät, ja minkä voiman vasta-/tukivoimia haluat tarkoittaa.