Mitenkäs tämmöinen laskettaisiin?
Kuinka pitkä on moottoritien kiihdytyskaistan vähintään oltava, jos auton tavoitenopeus on 120 km/h? Oletetaan, että auto liikkuu vakiokiihtyvyydellä ja sen kiihtyvyyden arvo on 2.0 m/s2.
Kuinka pitkä on moottoritien kiihdytyskaistan vähintään oltava, jos auton tavoitenopeus on 120 km/h? Oletetaan, että auto liikkuu vakiokiihtyvyydellä ja sen kiihtyvyyden arvo on 2.0 m/s2.
Vastaukset 10
Vanhimmat
ei pitäis olla kovin vaikea tehtävä!
v² = v0² plus 2as
Olisko tuossa ensin ratkaistava aika.
Kun ei muuta anneta, niin nopeuden muutos lienee 120km/h
km/h vastaa 1000metriä/3600sekuntia
eli loppunopeus on 120`000m/3`600s
(sama jos jakaa 3,6:lla luvun 120)
Kun tietää ajan, voi laskea kiihtyvyyden avulla matkan. Alkunopeus v0 on 0m/s, koska muuta ei annettu edes implisiittisesti.
On olemassa funktio joka antaa matkan, kun laittaa siihen alkunopeuden kiihtyvyyden ja ajan.
(Matkan toinen derivaatta on kiihtyvyys, ensimmäinen on nopeus, tästä voidaan johtaa ko. funktio integroimalla)
Tehtävissä vaikeinta on yleensä löytää langan pää.
Tätä ei vastaajat aina ota huomioon.
Loppu on kaavojen soveltamista.
jep, osaisitko antaa kaavan kuinka lähtisi laskemaan tuota. Olen mukavan tovin (6h) miettinyt tehtävää mutta ei oikein lähde ajatus rullaamaan.
Aika = nopeuden muutos / kiihtyvyys
FY4: Tasaisesti kiihtyvä liike ja keskinopeus (S94/T1)
https://www.youtube.com/watch?v=ht-P4kgWdbU
Kaavat
a = dv/dt, josta integroimalla vakiokiihtyvyydellä
v = at, kun v0=0, joten
t = v/a # kiihdytysaika
v = ds/dt, eli v edeltä, saadaan
ds/dt = at, josta integroimalla
s = (1/2) a t^2, kun s0 = 0
edelleen saadaan sijoittamalla t lauseke
s = (1/2) a (v/a)^2 = (1/2) v^2/a
tuo on sama kuin (v/2) * (v/a) eli keskinopeus kertaa kiihdytysaika. v pitää olla yksiköissä m/s.
"Päässälaskuna" voi ajatella, että nopeuden 120 km/h eli 33.3 m/s saavuttamiseen kiihtyvyydellä 2 m/s kuluu aikaa 16.7 s. Keskinopeus kiihdytyksen aikana on 16.7 m/s. Matkaa tarvitaan 278 m.
Noita derivaattoja ja integrointeja tarvitaan erityisesti silloin, jos a ei ole vakio vaan joku ajan funktio a(t). Jos mahdollista, kannattaa kuitenkin opiskella asiat perusteista lähtien. Ymmärtäen opittu ei unohdu.
Pitäisi tietää mikä on auton nopeus kiihdytyskaistan alussa. Olkoon se v.
v plus 2,0*t = 33,33 joten t = (v-33,33)/2,0
s(t) = vt plus 1/2 * 2,0 * t^2. Sijoittamalla tähän edellä saatu t-arvo saadaaan s v:n funktiona:
s = s(v)
Kaistan on oltava niin pitkä, että sen pituus on >= max s(v). Tällöin kaikki autot pääsevät moottoritielle.