PERUSSARJA. Tasapainossa punnusten painovoima on kumilangan venymistä vastustavan voiman suuruinen, mutta vastakkaissuuntainen.

Transkriptio

1 Fykkaklpalu , peuajan atkaut PERUSSARJA Kjota tektaten koepapen oa ne, kotoottee, ähköpotoottee, opettaja n ekä koulu n. Klpaluakaa on 100 nuutta. Sekä tehtävä- että koepapet palautetaan klpalun loputtua. 1. Yläpäätään knntettyyn kulankaan putettn punnuka jollon langan ptuu uuttu oheen taulukon ukaet. punnuten aa/g langan ptuu/ Ratkau: Määtä opvaa gaafta etytä käyttäen kulangan jouvako ja kuottaattoan kulangan ptuu. Taapanoa punnuten panovoa on kulangan venytä vatutavan voan uuunen, utta vatakkauuntanen. Tällön g k x = 0, x on kulangan ptuuden uuto. Petään ttautuloket kuvaaja (x, g)-koodnaattoon. p 5 4 Voa (N) Ptuu () Sovtetaan tulokn uoa. Kuvaajan fykaalnen kulakeon on kulangan jouvako g x = 485, N = N 1, 6 N p 0.5 Kuottaattoan langan ptuu luetaan kuvaajata: 17,5 c

2 Fykkaklpalu , peuajan atkaut. Skotlantlanen fyykko Jae Watt ( ) kehttel akonaan opvaa ykkköä kuvaaaan kekänä höyykoneen tehokkuutta. Vetalukohteek hän ott kavoka työkentelevät pont. Pont notvat 0 naulan panoen latn 100 jalan kokeuteen kekään yhden nuutn akana. Ratkau a) Lake annettujen tetojen peuteella yhden ponvoan (ek. 1 pv) uuuu SIjäjetelän ukaea ykköä. b) Vetaa tulota hevovoaan ja lake yhden ponvoan uuuu hevovoa. a) Ponen tekeä työ aadaan kuoan potentaalenegan uutoketa, jo unohdetaan ahdollen väkpyöän ktka y.: W = E pot = g h. (Työ vodaan peutella yö voan kautta: kuoaa on notettava yhtä uuella voalla kun kuoan pano, jotta kuoa lkkuu taaet; W = F h = G h = g h.) E pot g h Teho aadaan, kun tehty työ jaetaan hen käytetyllä ajalla: W = =. t t Taulukkokjan uuntoketoen taulukota aadaan: 1 naula = 1 lb = 0,4536 kg 1 jalka = 1 ft = 0,3048 W = 0 0,4536kg 9, , ,31W 500W b) Muuntoketoen taulukon ukaan 1 hv = 735,5 W, joten aatu tulo on elvät penep. Yk ponvoa on van 68 % hevovoata el 1 pv = 0,68 hv. Pteyty a) työ potentaalenegan uutoketa ta voan avulla teho työtä ja ajata naulojen ja jalkojen uuntanen laku ja okea tulo b) hevovoa uuntokeon pv:lle

3 Fykkaklpalu , peuajan atkaut 3. Mtkä euaavta vättetä ovat oken ta vään? Peutele vatauke. a) Ptuuden läpötlaketoen avo e pu käytetytä ptuuykkötä. b) Eneen läpökapateetlla takotetaan en ältäää läpöääää aaykkköä kohden. c) Eneeeen vo tuoda läpöenegaa lan että en läpötla nouee. d) Läpötlaltaan 5oC autapnta tuntuu kyleältä kun aan läpönen puupnta. e) Kokea ala vtaavan veden läpötla lakee. f) Huokoen avatan enään läp thkuu vettä ptäen ulkopnnan koteana. Tällaea ataa veden läpötla on alhaep kun aankokoea tvpntaea ataa. Ratkau: l a) Koka läpötlakeon aadaan yhtälötä α =, nn ptuuden ykkkö uptuu po l t oottajata ja nttäjätä. Väte on oken. b) Läpökapateett takottaa tä läpöääää, jolla eneen läpötla nouee yhden ateen vean. Väte on vään c) Eekk eneen ulaea en läpötla e uutu. Väte on oken. d) Koka audan läönjohtavuu on uuep kun puun, nn kädetä vtaava läpöenega levää nopean kylään autaan kun aan läpöeeen puuhun. Iho at tällön audan kylepänä. Väte on oken. e) Veden potentaalenega penenee kokea alapän entäeä ja uuttuu veden pyötelyn aheuttaan ktkan vakutuketa läök. Väte on vään. f) Hahtueaan atan koko ulkopnnalta ve too ja ve eneään uuen äään atan läpöenegaa, jollon ata jäähtyy voakkaat. Van yläoataan avoeta tvpntaeta atata hahtunen on vähätä. Väte on oken. /kohta

4 Fykkaklpalu , peuajan atkaut 4. Pyöältäeä vaakauoaa tetä ptkn lkettä vatutaa kak tekjää: vevatu ja lanvatu. Vevatu on veannollnen kokonapanoon F = C g, ä veannolluukeon C on tyypllet 0,0045 polkupyölle. Ilanvatu taa on veannollnen nopeuden nelöön F = ½CAρυ, ä C on uotokeon, A pokkpnta-ala ja ρ välaneen they. a) Tavallella polkupyöällä ajettaea vevatu ja lanvatu ovat uunnlleen yhtä uuet, kun nopeu on 15 k/h. Määtä lanvatu, kun ajetaan nopeudella 40 k/h ja pyöäljän kokonaaa on 9 kg ja pokkpnta-ala edetä katottuna on 0,45. b) Kunka uu nopeu aavutettan Kuua, jo pyöälyteho ol 70 W? Oletetaan, että pyöäljän aa avauupukuneen ja une vauteneen ol 10 kg. Ratkau: Ajopnnan ja enkaden välnen vevatu vodaan olettaa nopeudeta ppuattoak, kun tä vaton lanvatu kavaa voakkaat nopeuden kavaea. a) Laketaan enn veannolluukeon C. Kun nopeu on 15 k/h nn F = F. 0,0045 9kg 9,81 Cg Cg = ½CA ρυ, jota C = = = 0,805. p Aρv kg 0,45 1,9 4,17 3 (Taktu: F = Cg = 0,0045 9kg 9,81 4,1N ja vataavat F = ½CAρυ 4,1N ) Nopeudella 40 k/h lanvatu on F ½CAρυ 0,50 0,805 0,45 1,9 kg 3 11,1 8,8N 9N. p F = = H G I K J = F 40k / hi 4,1N 9N HG 15k / h K J ) = b + g =, llä Kuua e ole kaaukehää ekä nän (Taktu: b) Pyöäljän teho Kuua P F F v F v ollen lanvatuta. Saae nopeudek Kuua P P 70W k v = 94,0 340 F = Cg = = Kuu 0, kg 1,6. p h

5 Fykkaklpalu , peuajan atkaut 5. Tehda jatee jäven annalla. Sen eäää halla on kkunav, jonka kapeat kkunat ovat 4,0 välen totaan. Syvällä halln äpuolella on kone, joka ptää voakata etelä 00 Hz taajuudella. Koka hall on uuton louhttu kalloon, etelä pääee ypätöön anoataan aln kkunoden kautta. Jäven vataannalla on v keäökkejä, joden aukkata oa on vatutanut tehtaan ypätölupaa vättäen, että elu hätee hetä. Mökklänen, jonka huvla on lähepänä tehdata, on puoletaan antanut tehtaalle lauunnon, jonka ukaan elu e ole häök. a) Mk ökkläet antavat ttaa vatauka? b) Mä uunna tehtaata katoen tehtaan elu hätee ökklää? Ratkau: a) Ajatellaan, että kkunav on hla, jonka akojen väl on 4,0. Tällön veetä aota tulevat aallot vahvtavat toaan uunna joa aaltojen atkaeo on aallonptuuden kokonanen onketa. Nää uunna elu on voakkaapaa ja uualla hekepää. b) Ikkunav uodotaa hlan, jonka hlavako d = 4,0. Äänen taajuu on f = 00 Hz ja en nopeu keällan läpötlaa, 0 C on v = 343 /. Etäyydet hlata ovat kuallakn puolella tapeek uua, että vodaan käyttää Faunhofen dffaktota. Äänen aalloptuudek aadaan: v 343/ λ = = = 1,7 f 00 Hz Hlayhtälötä aadaan ntefeenaken uunnat. d nα = nλ, l= k nλ nv nα = = α d df Sjottaalla avot aadaan α 1 = 5 ja α = 59. Pteyty: a) p b) Äänen aallonptuu:. Hlayhtälö: Intefeenkula: Todettu (lakettu e.tonen uunta), että uunta on ueapa:. x