"0,12 kg massaisen kappaleen ja tason välinen lepokitkakerroin on 0,404 ja liikekitkakerroin 0,360. Tasoa aletaan kallistaa vaakatasoon nähden. Laskevoima, kun tason kaltevuuskulma on a) 18 astetta ja b) 35 astetta." (yo s 85)
Itselläni tehtävän ratkaisuun liittyi raastavaa epävarmuutta, sillä en ole ennen törmännyt kaltevan tason laskuissa lepokitkaan. Lisäksi pohdin, että milloin kappale lähtee liikkeelle eli saa kiihtyvyyttä (tässä tapauksessa). Oli miten oli a-kohtaan sain vastauksen oikein, mutta b-kohtaan en.
Uskon kaikkien pystyvän visualisoimaan ko. vapaakappalekuvan. Siinä olen valinnut painovoiman (G) aikaansaaman y-suuntaisen koordinaatin (Gy) ylöspäin positiiviseksi. Puolestaan Gx-suunnan, (joka siis osoittaa viistosti alaspäin) olen valinnut alaspäin negatiiviseksi.
A) kohdan pystyin ratkaisemaan helposti laskemalla tyyliin:
N-Gy=0 => N=Gy=mg cos alfa, mutta tätä tietoa ei tarvita välttämättä a-kohdassa sillä laskettaessa sigma Fx saadaan:
F(myy) F(myy0)=Gx => F(myy) F(myy0)=mg sin alfa= 0,12 kg*9,81 m/s^2*sin 18=0,36 Newtonia, joka on oikea vastaus. Toinen vaihtoehto olisi laskea Gx=N(myy myy0).
B-kohdassa yritin kumpaistakin vaihtoehtoa, mutta vastaukset olivat erisuuria ja liian suuria. Jos joku kehtaisi auttaa, niin olisin hyvin kiitollinen. Oikea vastaus b-kohtaan on 0,34 N.
Itselläni tehtävän ratkaisuun liittyi raastavaa epävarmuutta, sillä en ole ennen törmännyt kaltevan tason laskuissa lepokitkaan. Lisäksi pohdin, että milloin kappale lähtee liikkeelle eli saa kiihtyvyyttä (tässä tapauksessa). Oli miten oli a-kohtaan sain vastauksen oikein, mutta b-kohtaan en.
Uskon kaikkien pystyvän visualisoimaan ko. vapaakappalekuvan. Siinä olen valinnut painovoiman (G) aikaansaaman y-suuntaisen koordinaatin (Gy) ylöspäin positiiviseksi. Puolestaan Gx-suunnan, (joka siis osoittaa viistosti alaspäin) olen valinnut alaspäin negatiiviseksi.
A) kohdan pystyin ratkaisemaan helposti laskemalla tyyliin:
N-Gy=0 => N=Gy=mg cos alfa, mutta tätä tietoa ei tarvita välttämättä a-kohdassa sillä laskettaessa sigma Fx saadaan:
F(myy) F(myy0)=Gx => F(myy) F(myy0)=mg sin alfa= 0,12 kg*9,81 m/s^2*sin 18=0,36 Newtonia, joka on oikea vastaus. Toinen vaihtoehto olisi laskea Gx=N(myy myy0).
B-kohdassa yritin kumpaistakin vaihtoehtoa, mutta vastaukset olivat erisuuria ja liian suuria. Jos joku kehtaisi auttaa, niin olisin hyvin kiitollinen. Oikea vastaus b-kohtaan on 0,34 N.
Vastaukset 7
Vanhimmat
a-kohdassa ensin toteat, että
sin(alfa)G
Voi tätä ajattelun alkeellisuutta! Mutta en todennut, että Gsin(alfa)
Lepokitkakerroin tarkoittaa kitkavoiman itseisarvon ja puristavan normaalivoiman suhdetta äärimmäisessä tilanteessa, jossa kappale on aivan luistamaisillaan. Jos siis normaalivoima on 1N ja lepokitkakerroin on 0,30 voi kitkavoima olla kaikkea väliltä -0,30N ... 0,30N ja kappale on levossa. Niinpä jos kappaletta pintaa pitkin vetävä voima on kyseisellä välillä, on myös kitkavoiman arvo suuruudeltaan yhtäsuuri, mutta vastakkaissuuntainen kuin se vetävä voima. Niinpä lepokitkakertoimella ei ole merkitystä kitkavoimaan staattisessa tilanteessa, se vain kertoo rajatilan jossa siirrytään dynaamiseen tilanteeseen.
Eli missään nimessä ei lepokitkavoimaa saada kun normaalivoima kerrotaan kitkakertoimella. Lepokitkan tapauksessa pinnan suuntainen voima = kitkavoima.
Sinun toteamuksessasi:
>> Gsin(alfa)*0,360
Selitit todella syvällisesti ongelman ytimen. Varsinkin virke "--lepokitkakertoimella ei ole merkitystä kitkavoimaan staattisessa tilanteessa, se vain kertoo rajatilan jossa siirrytään dynaamiseen tilanteeseen." on hienointa mitä olen kuullut pitkään aikaan. Se selittää niin paljon. Ja mitä sekoiluihini tulee, niin kai niistä täytyy ottaa vastuu, mutta kuten sanoin tämä fysiikan alue on minulle melko uutta, sillä valmistaudun vasta fysiikankirjoituksiin nyt keväällä. Kiitos avustasi.
Voisitko selittää tarkemmin, mitä tarkoitat 'puristavalla normaalivoimalla..., '?
ehkä se puristava -sano oli turha, sillä en oikeastaan keksi tapausta, jossa pintojen välinen kontaktivoima(/-paine) ei olisi pintoja puristavaa (ainoa tilanne lienee jokin liimattu kontakti jossa esiintyy vetoa).
Ja normaalivoima on tietysti voima, joka puristaa kappaleita toisiinsa, ja joka on siis kohtisuorassa kosketuspintoja vastaan, eli kosketuspinnan normaalin suuntainen.
normaalivoima on voima, jolla kappaleet/pinnat puristavat toisiaan, eli pintojen välinen kohtisuora kontaktivoima
(eikä "voima, joka puristaa kappaleita toisiinsa")