Suurimman osan laskuista sain laskettua mutta muutama jäi vaivaamaan. Jokaisessa laskussa ilmoitan itse laskun ja alla omat spekuloinnit.
1. Kappale liikkuu nopeudella 120km/h ja painaa 1200kg.
120 000m/h : 3600 = 33.33333... m/s
0.5 * 1200kg * 33.333(Potenssiin 2)
Saan tulokseksi 666.7 kilojoulea. Vastauskirjan mukaan tulee 306Kj, mikä kusee?
-----------------------------
2. Kappaleen kohdistuu 2.6 N painovoima. Mikä on kappaleen asemaenergia sen ollessa 4.5m korkeudella maasta?
-Itse olen tottunut käyttämään mgh-kaavaa, eli siis eikös tuo tarkoita että lentopallon massa on 260 grammaa?
0.260 * 10 * 4.5 = 11.7J?
Vastauskirja sanoo 12kj, mikä tod näköisesti on tarkoitus olla 12j, eikö?
-----------------------------
3. 2.1 kg:n kappale pudotetaan 50 metristä.
a) mitä ja paljonko energiaa sillä alussa on?
-1050J potentiaalienergiaa?
b)Mitä energiaa sillä on kymmenen metrin korkeudella ja paljonko?
-Liike-energiaa, mutta onko kaikki potentiaalienergia muuttunut jo liike-energiaksi?
1050j luku pysyy vakiona
c)Mitä energiaa sillä on maanpinnalla?
Ei mitään, 0j
----------------------------------
4. 500g painoinen kappale pudotetaan 15 metristä. Mikä on sen nopeus alhaalla?
-----------------------------------
5. Sähkömoottori tekee 3000 joulen työn yhdessä minuutissa. Mikä on moottorin teho?
----------------------------------
6. 500 kilon hissi nousee 10 metrin korkeuteen 20 sekunnissa. Mikä on hissin teho ja nostotyö?
----------------------------------
7. 800kilon auto nousee 40m korkean mäen päälle 12 sekunnissa. Auton nousuteho ja nostotyö?
Apua fysiikan laskuihin (mekaniikka)
11
4353
Vastaukset
- Clamtrox
1. Oikeinhan tuo näyttäis olevan jos liike-energiaa yrität laskea.
2. Tämäkin näyttäisi olevan ihan oikein. E=Fh.
3. a) Potentiaalienergiaahan sillä tosiaan ainoastaan on. b) Varmaan tässäkin kohdassa sillä on vielä jonkin verran potentiaalienergiaa jäljellä.. Saman kaavan luulisi toimivan tässäkin tapauksessa. c) Onhan sillä nyt varmaankin jotain.. Energia kun ei katoa mihinkään (yleensä). Joko se on liike-energiaa tahi sitten törmäyksen jälkeen lämpöenergiaa tai jotain vastaavaa.
4. Tähän löytynee kaava kirjasta. Tarvitset vain kiihtyvyyden ja korkeuden ajan selvittämiseksi. h=(a*t^2)/2
5. Tätä varten tarviit vain tehon määritelmän. Lue kirjasta. :)
6. Kuinka paljon energiaa hissin nostamiseen tarvitaan? Kuinka suuri potentiaalienergia hissillä on ylhäällä? Mikä on tehon määritelmä?(taas)
7. Ja sama juttu (taas). - Kullervo Pelli
1. W = 1/2 m v^t
W = 1/2 1200 ( 120 1000 / 3600 ) ^2 = 666.67 kJ
Vastauskirja kusee, olet oikeassa.
2. W = mgh
mg = 2.6 N
h = 4.5 m
siten potentiaalienergia W = 2.6 * 4.5 = 11.7 J
eli olet oikeassa. Tässä ei kannata miettiä enää pallon massaa, koska sen paino on annettu suoraan (2.6 N). Siinä kaavassa W=mgh kalikan painovoima on F = mg = 2.6 N.
3. Kalikan kokonaisenergia W_tot = W_kin W_pot = mgh 1/2mv^2. Tässä oletetaan mm. seuraavaa
- koska ollaan maanpinnalla ja koska h ei ole "paljon", maan vetovoima on vakio koko matkan 0 -> h. Jos h alkaa olemaan esim. satoja kilometrejä, kalikkaan kohdistuva painovoima pienenee etäisyyden h funktiona, voima F_g=C M m /h^2m, jossa C on gravitaatiovakio ja M maapallon massa. Potentiaalienergia pitää silloin laskea määrätyllä integraalilla W = int_0^h F_g dh. Tehtävänannossa arvolla h=50m tästä johtuva virhe on merkityksetön, joten painovoima voidaan olettaa vakioksi.
- v ei ole lähelläkään valonnopeutta.
- häviöitä ( ilmanvastus ) ei huomioida
- korkeus mitataan maanpinnalta eli maanpinnalla h = 0m
a) kohdalla h_0 = 50m kalikan nopeus v = 0 m/s. Ainoastaan potentiaalienergiaa eli W_kin = 0. W_tot = W_kin W_pot = 0 2.1 * 9.81 * 50 m = 1030 J
b) Kohdalla h_1 = 10m kalikan kokonaisenergia on sama kuin kohdassa a), energia ei siis häviä vaan W_tot = W_kin W_pot pätee. Nyt se jakautuu potentiaalienergian ja kineettisen energian kesken.
W_pot = m g h_1 = 2.1 * 9.81 * 10 = 206 J
W_kin voidaan laskea energian häviämättömyyden perusteella W_kin = W_tot - W_pot = 1030-206 = 824 J
W_kin voi laskea myös laskemalla ensin putoamisnopeuden korkeudella h_1=10m. Kaava v = Sqrt ( 2 a s ) on helppo johtaa. Nyt v = Sqrt ( 2 g (h_0-h_1) ). W_kin = 1/2 m v^2, sijoittamalla v saadaan W_kin=1/2 m (2 g (h_0-h_1) ) = m g ( h_0-h_1 ) eli kineettinen energia kohdassa h_1 on sama kuin potentiaalienergian muutos korkeuserolla h_0-h_1.
c) Kohdalla h = 0 kaikki energia on kineettistä energiaa, mutta samalla hetkellä kalikka osuu maanpintaan. Nyt pitää miettiä mihin energia häviää. Kokonnaisenergiaan W_tot ei riitä enää pelkästään W_pot ja W_kin, vaan mukaan tulee muitakin energiamuotoja . Tämä riippuu taas kalikan materiaalista ja muodosta, maanpinnan ominaisuuksista jne
- sopivan muotoinen metalliesine saattaa esim. mennä lommolle/vääntyä maahan pudotessaan. Energiaa kuluu siis pysyviin muodonmuutoksiin.
- materiaalin hystereesi kuluttaa muodonmuutoksia lämpöenergiaksi. Esim. kuminen kappale lämpenee, kun siihen aiheutetaan muodonmuutoksia. Jos ajat autolla tyhjällä renkaalla, rengas kuumenee ja hajoaa aika pian.
- maanpintaan saattaa tulla kuoppa, jonka tekemiseen kuluu energiaa
- täysin teoreettinen vaihtoehto: täysin kimmoinen(lineaarisesti elastinen) kalikka ja maanpinta tuottavat täysin kimmoisen törmäyksen, joten kalikka kimpoaa maasta lähtökorkeudelle h_0 saakka ja jää pomppimaan ikuisiksi ajoiksi, koska energiaa ei häviä systeemistä. Törmäyshetkellä kaikki energia W_tot varastoituu silloin kalikkaan kimmoenergiaksi, joka taas muuttuu kineettiseksi energiaksi, kun kalikka kimpoaa maanpinnasta ylöspäin.
Kimmoenergiaa käytetään mm. jousipyssyssä: ampuja "lataa" jousipyssyn kaareen kimmonenergiaa, joka sitten vapautetaan ja siirretään nuolen liike-energiaksi.
5. P = W / t
W = 3 kJ
t = 1 min = 60 s
siten P = 3000 / 60 = 50 Wattia
6 ja 7 menee ihan samaan tyyliin eli työ on sama kuin (potentiaali)energian lisäys ja teho on työ jaettuna siihen kulutetulla ajallla- Kullervo Pelli
Suorittamalla määrätyn integraalin, saadaan tarkaksi potentiaalienergian kaavaksi muistaakseni
W = mgh R/(h R)
jossa R on maapallon säde (noin 6300 km). Tuosta näkee että R/(h R) on likimain yksi, kun h
- aloittelija
Hei, tarvitsisin apua fyysiikan laskuun. Välivaiheet olisivat myös plussaa, iso kiitos jo etukäteen!
Protoni lähtee liikkeelle levosta kohdasta, jossa sähkökentän potentiaali on 150 V. Mikä on protonin liike-energia,kun se on kohdassa, jonka potentiaali on 0 V?Sähkökenttä työntää protonille liike-energiaa 150 eV verran. Välivaiheet ovat tässä:
1. Kaivat esiin kirjan josta kotitehtävä on annettu.
2. Luet sen osan kirjasta, jossa selitetään mitä sähkökenttä tekee varaukselle
3. Yrität itse ratkaista tehtävän kirjan ohjeiden mukaan
4. Tulet kyselemään vasta sitten kun osaat itse kertoa mitä jo yritit.
Työntyvä voima olkoon kanssasi!- dynaaminen.kenttä
Mr_Savorinen kirjoitti:
Sähkökenttä työntää protonille liike-energiaa 150 eV verran. Välivaiheet ovat tässä:
1. Kaivat esiin kirjan josta kotitehtävä on annettu.
2. Luet sen osan kirjasta, jossa selitetään mitä sähkökenttä tekee varaukselle
3. Yrität itse ratkaista tehtävän kirjan ohjeiden mukaan
4. Tulet kyselemään vasta sitten kun osaat itse kertoa mitä jo yritit.
Työntyvä voima olkoon kanssasi!Entäs jos kyseessä ei olekaan staattinen sähkökenttä?
- nablaaminenonhauskaa
dynaaminen.kenttä kirjoitti:
Entäs jos kyseessä ei olekaan staattinen sähkökenttä?
No sitten luetaan sitä oppikirjaa entistä tiukemmin. Muuttuva sähkökenttä tarkoittaisi Maxwellin yhtälöiden perusteella sitä, että tarjolla olisi myös magneettikenttää, koskapa neljännessä yhtälössä eli Amperen laissa vasemman puolen nabla risti B on sisältää yhtäkuinmerkin oikealla puolella paitsi virrantiheyden J niin myös sähkökentän E osittaisderivaatan ajan suhteen.
Kun magneettikentän olemassaolosta ei sanota mitään on kyseessä staattinen sähkökenttä. - staattinen.kenttä
nablaaminenonhauskaa kirjoitti:
No sitten luetaan sitä oppikirjaa entistä tiukemmin. Muuttuva sähkökenttä tarkoittaisi Maxwellin yhtälöiden perusteella sitä, että tarjolla olisi myös magneettikenttää, koskapa neljännessä yhtälössä eli Amperen laissa vasemman puolen nabla risti B on sisältää yhtäkuinmerkin oikealla puolella paitsi virrantiheyden J niin myös sähkökentän E osittaisderivaatan ajan suhteen.
Kun magneettikentän olemassaolosta ei sanota mitään on kyseessä staattinen sähkökenttä.Entäs jos kenttä on staattinen mutta epähomogeeninen?
Esim kolmen pistevarauksen muodostama kenttä. Silloin kenttä tekee kyllä työtä yhteensä tuon 150 eV verran, mutta koska varausta kiihdytetään eri suunnissa, ei lopputulos olekaan protonille 150 eV liike-energiaa. - energia-säilyy
staattinen.kenttä kirjoitti:
Entäs jos kenttä on staattinen mutta epähomogeeninen?
Esim kolmen pistevarauksen muodostama kenttä. Silloin kenttä tekee kyllä työtä yhteensä tuon 150 eV verran, mutta koska varausta kiihdytetään eri suunnissa, ei lopputulos olekaan protonille 150 eV liike-energiaa.Epähomogeenisuudella ei ole väliä. Tässä ratkaisee energian säilyminen.
Jos protonin liike staattisessa kentässä alkaa pisteestä jossa potentiaali on 150V ja päättyy pisteeseen jonka potentiaali on 0 V niin protoni on väistämättä saanut liike-energiaa 150 eV. Ainoa millä staattisessa tilanteessa on merkitystä on alku- ja loppupisteiden potentiaalien välinen ero. - nopeus.ei
energia-säilyy kirjoitti:
Epähomogeenisuudella ei ole väliä. Tässä ratkaisee energian säilyminen.
Jos protonin liike staattisessa kentässä alkaa pisteestä jossa potentiaali on 150V ja päättyy pisteeseen jonka potentiaali on 0 V niin protoni on väistämättä saanut liike-energiaa 150 eV. Ainoa millä staattisessa tilanteessa on merkitystä on alku- ja loppupisteiden potentiaalien välinen ero.Kiihdytät varausta paikaltaan ensin pohjoiseen 75eV energian määräämään loppuvauhtiin 1 km/s 5m matkalla. Eli sähkökenttä paikallisesti homogeeninen pohjois-eteläsuuntainen ja voimakkuudeltaan 15V/m. Sitten kiihdytät edelleen samaa partikkelia itään 150V potentiaaliin jälleen 5m itä/länsi suuntaisella matkalla. (sähkökentän voimakkuus edelleenkin 15V/m mutta eri suunnassa). Tämän kiihdytyksen aikana varauksen kulkema matka > 5m, kosk varaus ei kulje suoraan itään. Mikä on nopeuden idän suuntainen komponentti lopussa?
Muuttuuko pohjoissuuntainen nopeuden komponentti potentiaalin 75V saavuttamisen jälkeen, vaikka sähkökenttä sen jälkeen on itä-länsisuunnassa, vai säilyykö 1km/s pohjoissuuntainen nopeuskomponentti loppuun asti?
Liikkuuko varaus lopussa suoraan koilliseen, vai jonnekin muualle, kun magneetikenttää ei paikallaan olevan havaitsijan suhteen ole?
Oliko kiihdyttävän voiman suuruudessa eroa ennen ja jälkeen 75V potentiaalin?
Jollei ollut, on tehty työ sama, koska molemmissa saman suuruinen voima tekee työtä saman matkan. Tehtyä työtä laskettaessa matka nimittän mitataan vain voiman suuntaan, eikä kohtisuraa matkakomponettia huomioida. Toki saat käyttää myös pistetuloa kokonaismatkaa ja voimaa kertoessasi, mutta tulos on sama. - energia-säilyy
nopeus.ei kirjoitti:
Kiihdytät varausta paikaltaan ensin pohjoiseen 75eV energian määräämään loppuvauhtiin 1 km/s 5m matkalla. Eli sähkökenttä paikallisesti homogeeninen pohjois-eteläsuuntainen ja voimakkuudeltaan 15V/m. Sitten kiihdytät edelleen samaa partikkelia itään 150V potentiaaliin jälleen 5m itä/länsi suuntaisella matkalla. (sähkökentän voimakkuus edelleenkin 15V/m mutta eri suunnassa). Tämän kiihdytyksen aikana varauksen kulkema matka > 5m, kosk varaus ei kulje suoraan itään. Mikä on nopeuden idän suuntainen komponentti lopussa?
Muuttuuko pohjoissuuntainen nopeuden komponentti potentiaalin 75V saavuttamisen jälkeen, vaikka sähkökenttä sen jälkeen on itä-länsisuunnassa, vai säilyykö 1km/s pohjoissuuntainen nopeuskomponentti loppuun asti?
Liikkuuko varaus lopussa suoraan koilliseen, vai jonnekin muualle, kun magneetikenttää ei paikallaan olevan havaitsijan suhteen ole?
Oliko kiihdyttävän voiman suuruudessa eroa ennen ja jälkeen 75V potentiaalin?
Jollei ollut, on tehty työ sama, koska molemmissa saman suuruinen voima tekee työtä saman matkan. Tehtyä työtä laskettaessa matka nimittän mitataan vain voiman suuntaan, eikä kohtisuraa matkakomponettia huomioida. Toki saat käyttää myös pistetuloa kokonaismatkaa ja voimaa kertoessasi, mutta tulos on sama.Lopullinen liike-energia on tasan se, jonka saat laskettua potentiaalien eroista.
Potentiaaliero ei kerro suuntaa, johon hiukkasen nopeusvektori lopussa osoittaa mutta se kertoo hiukkasen nopeusvektorin suuruuden. Nopeuden suunta riippuu sähkökentän muodosta mutta nopeuden suuruus eli vauhti riippuu vain potentiaalierosta.
Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.
Luetuimmat keskustelut
- 941769
Kolme miestä joukkoraiskasi nuoren naisen metsässä Helsingissä.
https://www.hs.fi/helsinki/art-2000011193871.html?utm_medium=promobox&utm_campaign=hs_tf&utm_source=is.fi&utm_content=pr2351628- 911373
Sunnuntai terveiset kaivatulle
Maa on vielä valkoinen vaikka vappu lähestyy, otetaan pitkästä aikaa pyhä terveiset kaivatullesi tähän ketjuun !!661032Aika usein mietin sitä
Että miksi juuri minä olen se jonka kanssa haluaisit vakavampaa? Mikä minusta voi tehdä sellaisen että koet niin syviä t46931- 47928
Miksei voitaisi vaan puhua asiat selväksi?
Minulla on ollut niin kova ikävä sinua, etten oikein edes löydä sanoja kuvaamaan sitä. Tuntuu kuin jokainen hetki ilman38918Eräästä kalastuksenvalvojasta leviää video !
Ennemmin tai myöhemmin tänne palstalle tulee videonpätkä, jossa kerrotaan paikallisesta "kalastuksen valvojasta". Ei si9914- 46872
IS Viikonloppu 26.-27.4.2025
Koviksen ovat laatineet Eki Vuokila ja piirrospuolista vastaa Lavonius, jolloin 2,5 vaikeusasteen ristikko on saatu aika37849