Mekaniikkaa ja sähköstatiikkaa Lukion fysiikan kertausta
|
|
- Antero Karvonen
- 8 vuotta sitten
- Katselukertoja:
Transkriptio
1 Mekaniikkaa ja sähköstatiikkaa Lukion fysiikan kertausta Pietarsaaren lukio Vesa Maanselkä Kiihdyttäviä autoja, lipsuvia hihnoja, sähköisiä potentiaaleja loistavia tehtäviä, loistavaa filosofiaa LAske!
2 Sisältö 3. tehtävä kevät 2000 yo-koe (perustehtävä voimista ja Newtonin toisen lain soveltamisesta) tehtävä syksy 99 yo-koe (Liike-energia, työ, teho ja hetkellinen teho) tehtävä kevät 2007 yo-koe tehtävä syksy 99 yo-koe (Kertaa laajasti suoraviivaista kinematiikkaa) tehtävä kevät 99 yo-koe (pyörimisliikkeen peruslaki, voiman momentti, energiaperiaate) tehtävä syksy 99 yo-koe (kaasun tilanyhtälö, voima ja paine, voiman momentti) tehtävä kevät 99 yo-koe (Kiihtyvyys ympyräradalla, vektorit) tehtävä syksy 99 yo-koe (ympyräliike, energiaperiaate ja Newtonin II laki) tehtävä syksy 2001 yo-koe... 7 K07/6 Hitausmomentti pyöriminen... 7 K2000/6 Heittoliike... 7 YO K97/5 koiran työ... 8 YO K98/7 Sähkökenttä ja varauskate... 8 Yo T7 K HY, fysiikan valintakoe 97, T Virtapiiri tehtävä Kirts KoFF K1 ja K tehtävä kevät 2003 (induktio, sähkökenttä, kondensaattori) Yo T5 K Syksy 99 tehtävä tehtävä S2006 (Sähkökentän energia) tehtävä S2000 (Ydinfysiikan alku) Hiukkaskiihdyttimiin liittyvät fysiikan YO-tehtävät tehtävä syksy tehtävä syksy tehtävä syksy tehtävä kevät tehtävä syksy tehtävä kevät tehtävä syksy
3 3. tehtävä kevät 2000 yo-koe (perustehtävä voimista ja Newtonin toisen lain soveltamisesta) Veturin (massa 84 tonnia) ja kolmen vaunun (kunkin massa 24 tonnia) muodostama juna liikkuu suoralla vaakasuoralla radalla. Junan nopeus kasvaa 7,0 sekunnissa tasaisesti nollasta arvoon 16 km/h. Määritä veturiin kohdistuvat voimat ja junan kiihdyttämiseen vaadittava energia. Liikevastuksia ei oteta huomioon. 1. Tärkein juttu tässä on piirtää voimakuvio oikein. Muista että kiihdyttävä voima on kitkavoima. 2. Tehtävänä on tarkastella veturiin kohdistuvia voimia, joten vaunujen aiheuttamat voimat on otettava huomioon. 3. Kun saat liikeyhtälöt (NII) oikein, niin tehtävän ratkaisu on helppo! 4. tehtävä syksy 99 yo-koe (Liike-energia, työ, teho ja hetkellinen teho) Pyöräilijä lisää vauhtiaan vakioteholla. a) Kuinka suuri on tämä teho, jos pyörän nopeus kasvaa arvosta 18 km/h arvoon 23 km/h 1,2 sekunnissa? b) Missä rajoissa pyörän kiihtyvyys tällöin vaihtelee? Pyöräilijän ja polkupyörän yhteinen massa on 78 kg. 1. Muista, että kun voima tekee työtä energia muuttuu. 2. Tärkeä huomata: Kun teho pysyy vakiona, niin kiihdyttävä voima F muuttuu, jolloin kiihtyvyys a ei ole vakio! 3. Lausu siis kiihtyvyys a käyttäen hetkellisen tehon kaavaa P = Fv. 4. Hetkellinen teho on energian muutos ΔE pienellä aikavälillä Δt, josta saadaan, että hetkellinen teho on P = Fv (katso alla olevat esimerkit lisätiedoksi). Esimerkki energian derivoinnista tarkemmin sanoen hetkellinen teho P on energian derivaatta muuttujan t suhteen: P = de dt = Fv Jos energia on vakio, ei työtä tehdä, jolloin teho on tietysti nolla (vakion derivaattana). Derivoidaan esimerkin vuoksi liike-energian E k lauseke: P = de k dt = d 1 2 mv2 dt = 1 2 m d dt v2 = 1 2 m d dt at 2 = 1 2 ma2 d dt t2 = ma 2 t = mav = Fv Derivoidaan vielä työn lauseke W = Fs ajan t suhteen: P = dw dt = dfs ds = F dt dt = Fv P.S Hauskaa ja hyödyllistä ajanvietettä on derivoida fysiikan kaavoja. Matematiikka antaa työkalun, miksi emme sitä käyttäisi!
4 2. tehtävä kevät 2007 yo-koe Kulmin lentomäen lähtöpuomi on asetettu 66 m:n korkeudelle hyppyrin nokasta. Hyppääjä lähtee levosta liukumaan pitkin vauhtimäkeä ja saavuttaa hyppyrin nokalla nopeuden 101 km/h. Kuinka suuren työn liikevastusvoimat tekevät liu un aikana? Hyppääjän ja varusteiden yhteinen massa on 71 kg 10. tehtävä syksy 99 yo-koe (Kertaa laajasti suoraviivaista kinematiikkaa) Torninosturilla nostetaan rakennuselementtiä siten, että elementin nopeus kasvaa tasaisesti. Tarkastele elementin a) paikkaa, b) liikemäärää, c) kiihtyvyyttä ja d) potentiaalienergiaa sekä e) nostovaijerin jännitysvoimaa ja f) jännitysvoiman tehoa ajan funktiona. Minkä suureiden kuvaajat ovat nousevia suoria? 10. tehtävä kevät 99 yo-koe (pyörimisliikkeen peruslaki, voiman momentti, energiaperiaate) Pystysuoran tangon alapäässä on lähes kitkaton sarananivel. Tasapaksun tangon pituus on 3,4 m. Tangon annetaan kaatua. a) Kuinka suurella nopeudella tangon yläpää osuu vaakasuoraan alustaan? b) Kuinka suuri on tangon kulmakiihtyvyys välittömästi ennen alustaan osumista? 1. Missä on tangon massakeskipiste? 2. Mikä on tangon pontiaalienergia pystyasennossa? 3. Mikä on pyörimisliikkeessä olevan tangon energia? 4. Kuinka kehänopeus v lasketaan, jos tiedetään kulmanopeus ω? 5. Massakeskipiste putoaa alas tangon kaatuessa, jolloin tangon potentiaalienergia muuttuu tangon pyörimisenergiaksi. 6. Kun tanko kaatuu, maan vetovoima aiheuttaa vääntömomentin tankoon. Maanvetovoima vääntää tankoa massakeskipisteen kohdalta. 7. Mikä on maanvetovoiman aiheuttama momentti juuri kun tanko osuu maahan? Pyörimisliikkeen peruslaki, eli laki F = ma pyörivälle massalle on M = Jα, missä M on vääntävän voiman F momentti, J = kappaleen hitausmomentti, jonka saa taulukkokirjasta ja α on kulmakiihtyvyys yksikkönä [1/s 2 ].
5 11. tehtävä syksy 99 yo-koe (kaasun tilanyhtälö, voima ja paine, voiman momentti) Pakastekaapin avaaminen on tunnetusti vaikeaa muutaman sekunnin kuluttua siitä, kun ovi on pakasteiden oton jälkeen suljettu. a) Kaapin sisältämän ilman lämpötila on sulkemishetkellä -2 ºC. Se laskee nopeasti arvoon -10 ºC. Kuinka suurella voimalla oven kahvasta pitäisi tällöin vetää, jotta ovi aukeaisi? Oven leveys on 0,5 m ja korkeus 1,0 m sekä kahvan etäisyys oven saranoidusta reunasta on 0,45 m. b) Miksi oven avaaminen on oleellisesti helpompaa muutaman minuutin kuluttua? Tehtävän annosta saa ensimmäisen vihjeen. Oven avaaminen on tavanomaista vaikeampaa, eli vaatii normaalia suuremman voiman. Mistä tämä voisi johtua? Voit mallintaa tehtävää kertauksen vuoksi PhET:n kaasu simulaatiolla! Gas_Properties Muistetaan, että suljetussa astiassa olevan kaasun lämpötilan lasku pienentää painetta p astiassa, kun taas astian lämmittäminen suurentaa painetta, jos tilavuus V ja ainemäärä pysyvät vakiona. Jos paine jääkaapin sisällä on huoneen painetta pienempi, vaati oven avaaminen voiman, joka on laskettava annettujen arvojen pohjalta. Lisäksi on muistettava ottaa huomioon voimien vaikutus pisteet. Paine-eron aiheuttama voima kohdistuu oveen tasaisesti, joten sen voidaan ajatella kohdistuvaksi oven keskikohtaan (vipuvarsi on oven leveys/2). Kahva on tietyn matkan päässä oven saranoista, joka täytyy ottaa huomioon tasapainoehtoa kirjoitettaessa. Kertaa siis, jos tarpeen: 1. Kaasun tilanyhtälö 2. paine ja voima 3. Tasapainoehto 4. Voiman momentti 1. Pumppaa astiaan kaasua ja aseta tilavuus vakioksi. 2. Kirjoita alkulämpötila T 1 ja paine p 0 ylös. 3. Jäähdytä astiaa ja katso mitä paineelle tapahtuu. Ota loppulämpötila T 2 sekä paine lopussa p ylös. Tehtävässä paineen muutos p = p 0 p pitää laskea. Voit siis testata samalla kuinka hyvin simulaatio mallintaa todellisuutta. Piirrä aina ensin tarkka ja tarpeeksi iso kuva!
6 6. tehtävä kevät 99 yo-koe (Kiihtyvyys ympyräradalla, vektorit) Henkilöauto kiihdyttää nopeuttaan kallistamattomassa liikenneympyrässä siten, että auton nopeus kasvaa tasaisesti arvosta 25 km/h arvoon 40 km/h 2,8 sekunnissa. Auton ja siinä olevien matkustajien yhteismassa on 1300 kg ja liikenneympyrän säde 29 m. Määritä autoon kohdistuvan kokonaisvoiman suuruus ja suunta auton liikesuuntaan nähden hetkellä, jolloin auton nopeus on 35 km/h. Minkä ulkoisten voimien summa kysytty kokonaisvoima on? Alla olevilla vihjeillä pääset alkuun. Kertaa vektoreiden yhteenlasku! F = ma a = a tan + a norm Tulkitse ensin seuraavat kuvat! Pyöritä leppäkerttuja karusellissa ja saa tuntumaa vektoreihin ja pyörivän liikkeen fysiikkaan! s.php?sim=ladybug_revolution Aseta kulmakiihtyvyys α ja seuraa kokonaiskiihtyvyysvektorin käyttäytymistä!
7 6. tehtävä syksy 99 yo-koe (ympyräliike, energiaperiaate ja Newtonin II laki) Metallipallon jonka massa on 120 g, riippuu 85 cm:n pituisen langan päässä. Palloa isketään vaakasuoraan, jolloin se heilahtaa. Heilahduskulman θ saavuttaessa arvon 125º pallo alkaa poiketa ympyräradalta. Kuinka suuri oli pallon lähtönopeus? 1. Piirrä kuva ja merkitse siihen palloon vaikuttavat voimat iskun jälkeen 2. Mikä on ympyräradalla pitävä voima, entä tämän voiman vastavoima (NII)? 3. Tarkastele rajatapausta pallon ympyräradan lopussa ja mieti palloon vaikuttavia voimia tässä pisteessä. 4. Kirjoita voimista yhtälö ja ratkaise nopeus v ympyräradan lopussa. 5. Pallon mekaaninen energia säilyy kun kitkat oletetaan häviävän pieniksi. Kirjoita energiaperiaatteen mukainen yhtälö ja ratkaise siitä alkunopeus v 0 3. tehtävä syksy 2001 yo-koe Hiihtäjä (kokonaismassa 72 kg) liukuu vakionopeudella jyrkän rinteen jälkeistä loivaa myötälettä, jonka kaltevuuskulma on 8,0. Suksen pohjan ja ladun välinen liukukitkakerroin on 0,12. Hiihtäjään vaikuttava ilmanvastus riippuu nopeudesta oheisen kuvion mukaisesti. Kuinka suuri on hiihtäjän nopeus? K07/6 Hitausmomentti pyöriminen K2000/6 Heittoliike C. J. Hunterin voittotulos vuoden 1999 MM-kisojen kuulantyönnössä oli 21,79 m. Laske kuulan lähtönopeus olettaen, että kuulan lähtökulma oli 45º ja että kuula irtosi kädestä pisteessä, joka sijaitsi 2,2 m:n korkeudella 0,8 m vaakasuoraan eteenpäin työntökehän reunasta mitattuna. Miksi malli, jossa ilmanvastusta ei oteta huomioon, kuvaa riittävän hyvin tehtävän tilannetta?
8 YO K97/5 koiran työ Koira vetää kelkassa olevan lapsen mäen juurelta 8,0 m:n korkuisen mäen laelle. Lapsen ja kelkan yhteinen massa on 18 kg ja kelkan ja lumen välinen liikekitkakerroin 0,20. a) Kuinka suuren työn koira tekee vetäessään kelkan suoraan rinnettä ylös, kun rinteen kaltevuus vaakatasoon nähden on 19? b) Perustele fysikaalisesti, miksi vetotyö on pienin, kun koira vetää kelkan mäen päälle tätä jyrkintä reittiä. YO K98/7 Sähkökenttä ja varauskate a) Sähkökenttää kuvataan kenttäviivoilla. Selosta staattisen sähkökentän kenttäviivojen ominaisuuksia. b) Eristetty metallipallo, jonka halkaisija on 1 cm ja varaus +2 nc on aluksi 2,5 m:n päässä toisesta eristetystä metallipallosta, jonka halkaisija on 10 cm ja varaus +0,05 nc. Määritä pienempään palloon kohdistuva voima. c) Pieni pallo viedään lähelle ison pallon pintaa. Miksi pallot vetävät nyt toisiaan puoleensa?
9 K2007 nro 10 Ilmakiväärin luodin nopeuden mittaamiseksi tasapaksu puusauva ripustettiin yläpäästään kuvan mukaisesti siten, että se pääsi heilahtamaan kiinteän akselin A ympäri. Puusauvan pituus oli 30 cm ja massa 420 g. Luoti (m = 0,511 g) ammuttiin siten, että se osui vaakasuoralla, akselia vastaan kohtisuoralla nopeudella sauvan alapäähän upoten siihen. Kuinka suuri oli luodin nopeus, kun sauva heilahti törmäyksen jälkeen 25 astetta pystysuoraan suuntaan nähden? Mekaaninen energia ei säily, koska luoti tekee työtä uppoutuessaan puuhun. Liikemäärän säilymislakia ei voi soveltaa, koska sauva on kiinnitetty pisteeseen A. Pyörimismäärä L sen sijaan säilyy, koska ulkoisilla voimilla ei ole momenttia pisteen A suhteen! m 1 = luodin massa 0, 511 g m 2 = sauvan massa 420 g l = sauvan pituus 0, 3 m θ = 25 J A1 = hitausmomentti enen osumaa (luoti) J A2 = hitausmomentti osuman jälkeen ω 1 = luodin kulmanopeus A: n suhteen = v l ω = systeemin kulmanopeus osuman jälkeen Tarkastele systeemin pyörimisliikemäärää ennen ja jälkeen osuman. L ennen = J A1 ω 1 = m 1 l 2 ω 1 = m 1 l 2 v l = m 1lv L jälkeen = J A2 ω, missä J A2 = 1 3 m 2l 2 + m 1 l 2 = 1 3 m 2 + m 1 l 2 m 1 lv = J A2 ω ω = m 1lv J A2 Sauva siis lähtee heilahtamaan kulmanopeudella ω luodin osuman jälkeen. Mekaaninen energia ei säily törmäyksessä, mutta kun sauva on lähtenyt liikkeelle, voidaan energiaperiaatetta soveltaa, koska akselissa ei ole kitkamomenttia. Luodin nopeudeksi pitäisi tulla noin 250 m/s
10 Tehtävä sähköstatiikasta Kaksi 25 cm pituisella ohuella langalla samaan koukkuun ripustettua eristepalloa, joiden kummankin massa oli 2,0 g, varattiin siten, että pallot saivat yhtä suuren varauksen. Pallot asettuivat 12 cm päähän toisistaan. Kuinka suuri oli pallojen varaus? Yo T7 K98 a) Sähkökenttää kuvataan kenttäviivoilla. Selosta staattisen sähkökentän kenttäviivojen ominaisuuksia. b) Eristetty metallipallo, jonka halkaisija on 1 cm ja varaus +2 nc on aluksi 2,5 m:n päässä toisesta eristetystä metallipallosta, jonka halkaisija on 10 cm ja varaus +0,05 nc. Määritä pienempään palloon kohdistuva voima. c) Pieni pallo viedään lähelle ison pallon pintaa. Miksi pallot vetävät nyt toisiaan puoleensa? HY, fysiikan valintakoe 97, T2 Piirrä kuvan mukaisten virtapiirien potentiaalin kuvaaja. (Muista, jännitehäviö vastuksessa U=RI) Virtapiiri tehtävä Kirts KoFF K1 ja K2 Määritä 12 V jännitelähteen sisäinen vastus r ja jännitelähteen läpi kulkeva virta I, sekä alemman jännitelähteen lähdejännite viereisestä kuvasta. 13. tehtävä kevät 2003 (induktio, sähkökenttä, kondensaattori) Aluksi varauksettomat samanlaiset metallipallot A ja B ovat kosketuksissa toisiinsa. Negatiivisesti varattu eboniittisauva tuodaan kuvan mukaisesti pallon A lähelle, minkä jälkeen A ja B siirretään etäälle toisistaan. Lopuksi sauva viedään pois. Mitä voidaan sanoa pallojen varauksista tämän jälkeen?
11 Yo T5 K90 Pieni hopeoitu korkkipallo, jonka varaus on +3 nc ja massa 0,5 g, pääsee liikkumaan varattuja kappaleita yhdistävässä eristelangassa (kuvio). Kappaleiden varaukset ovat Q 1 = +16 nc ja Q 2 = +14 nc. a) Palloa pidetään paikallaan pisteessä A. Kuinka suuri sähköinen voima siihen tällöin kohdistuu? b) Pallo päästetään irti. Laske sen nopeus pisteessä B. Kitkaa ei oteta huomioon. r 1 r 2 Syksy 99 tehtävä 12 Laajat yhdensuuntaiset johdelevyt A ja B on kytketty 9,0 V:n paristoon. Valitaan x-akseli kohtisuoraan levyjä vastaan kuvan mukaisesti. a) Esitä graafisesti levyjen välisen sähkökentän voimakkuus ja potentiaali paikan x funktiona (kuvaajat E = E(x) ja V = V (x)). b) Piirrä a-kohdassa kysytyt kuvaajat myös siinä tapauksessa, että kuvassa katkoviivalla esitettyyn paikkaan on asetettu levyjen suuntainen varaamaton johdelevy, jonka paksuus on 2,0 cm.
12 10. tehtävä S2006 (Sähkökentän energia) 9. tehtävä S2000 (Ydinfysiikan alku) a. Rutherfordin koe b. Alfahiukkanen lentää kohti kultaydintä ja siroaa takaisin tulosuuntaansa. Kuinka suuri on α- hiukkasen ja kultaytimen keskipisteen välinen etäisyys pienimmillään, kun α-hiukkasen energia on 4,8 MeV? Pallosymmetrisen elektroniverhon vaikutus ytimen läheisyydessä on merkityksetön. Ajattelun avuksi 1. Alla olevista kuvista saat vihjeitä ensimmäiseen kohtaan 2. Toinen kohta on erikoistapaus, jossa α-hiukkanen siroaa täsmälleen kohtisuoraan taaksepäin kultaytimestä. 3. Kaksi samanmerkkistä varausta lähestyy toisiaan ja α-hiukkasen liike-energia alkaa muuttua sähköiseksi potentiaalienergiaksi kultaytimen sähkökentässä. 4. Pisteessä, jossa α-hiukkanen on lähimpänä kultaydintä, liike-energia on muuttunut kokonaan sähköiseksi potentiaalienergiaksi. 5. Tee energiaperiaatteen mukainen yhtälö ja ratkaise r min Simuloi Rutherfordin koetta osoitteessa hp?sim=rutherford_scattering Kuva 1 Kokeen tulos Jaksollisesta järjestelmästä selviää, että kultaytimessä on 79 protonia ja heliumatomin ytimessä on 2 protonia, joten varaukset ovat siis Kuva 2 Kokeen oletus
13 Hiukkaskiihdyttimiin liittyvät fysiikan YO-tehtävät 11. tehtävä syksy 2007 Ensimmäisessä rakentamassaan syklotronissa vuonna 1931 Ernest Orlando Lawrence käytti magneettia, jolla hän sai aikaan 0,35 T:n suuruisen magneettivuon tiheyden. Kiihdytyskammion säde oli 11,4 cm. a) Kuinka suuri oli tällä syklotronilla kiihdytettyjen protonien energia? b) Kuinka suuri oli syklotronin kiihdytysjännitteen taajuus? 14. tehtävä syksy 2004 Syklotronilla kiihdytetään deuteroneja. Kun hiukkasten uloimman radan säde on 0,45 m, niiden liike-energia on 9,6 MeV. Laske a) kiihdytysjännitteen taajuus ja b) hiukkasten ratatasoa vastaan kohtisuoran magneettikentän magneettivuon tiheys tehtävä syksy 2006 Sveitsiin on valmistumassa maailman suurin hiukkaskiihdytin LHC (Large Hardron Collider), jonka on suunniteltu käynnistyvän vuonna a) Mitä suurilla hiukkaskiihdyttimillä pyritään tutkimaan? b) Selosta hiukkasten kiihdyttämisen ja ohjaamisen yleisiä periaatteita. c) Miksi hyvin suuriin hiukkasenergioihin pyrittäessä rengaskiihdyttimen halkaisijan täytyy olla kilometrien suuruusluokkaa? d) Miksi kaikki suuret kiihdyttimet ovat ns. törmäyttimiä, joissa kaksi vastakkaisiin suuntiin etenevää samanmassaisten hiukkasten suihkua törmää toisiinsa? 8. tehtävä kevät 2006 Kiihdyttimestä tulevan 12 C + -ionisuihkun ionien energia on 65 kev. Ionit hidastetaan metallilevyjen A ja B välisellä sähkökentällä (kuva) sellaiseen nopeuteen, että niiden puoliympyrän muotoisen radan säde magneettikentässä (B=0,147 T) on 48 cm. Kuinka suuri on levyn A potentiaali, kun levyn B potentiaali on 0 V? Piirrä kuvio, josta ilmenee sähkökentän ja magneettikentän suunta. 12. tehtävä syksy 2005 Hiukkaskiihdyttimen ionilähdeyksikössä tulevien neon-ionien liike-energia on 18,5 kev. a) Kuinka suuri on 22 Ne + -ionien nopeus? b) Ioneja kiihdytetään vielä lisää 75,0 kv:n jännitteellä, minkä jälkeen ionisuihku osuu kohtisuorasti nopeudenvalitsimen magneettikenttään, jonka magneettivuon tiheys on 55,2 mt. Kuinka suuri tulee magneettikenttää vastaa kohtisuoran sähkökentän voimakkuuden olla, jotta 22 Ne-ionit kulkisivat suoraan nopeudenvalitsimen läpi? Piirrä kuvio, josta ilmenevät ionien nopeuden suunta sekä sähkö- ja magneettikenttien suunnat. 7. tehtävä kevät 2004 Alfahiukkasia (He 2+ ) kiihdytetään tyhjiössä van de Graaffin kiihdyttimellä. Jännitteellä 2,1 MV kiihdytetty α- hiukkassuihku osuu kohtisuorasti homogeeniseen magneettikenttään, jossa sen suunta muuttuu 90 siten, että hiukkasten ratakäyrän säde on 1,0 m. Kuinka suuri on magneettikentän magneettivuon tiheys? +16. tehtävä syksy 96 a) Hiukkasten kiihdyttäminen ja ohjaaminen hiukkaskiihdyttimissä. b) Syklotronin ja synklotronin toiminnan pääperiaatteet. c) Miksi hyvin suuriin hiukkasenergioihin pyrittäessä rengaskiihdyttimien halkaisijan täytyy olla kilometrien suuruusluokkaa? d) Mitä suurenergiakiihdyttimillä (törmäyttimillä) pyritään nykyisin tutkimaan?
14 Korkkivarauksen potentiaalienergia [J] Yo-tehtävä 5 K90 B-KOHDAN RATKAISU JA POSITIIVISEN VARAUKSEN POTENTIAALIENERGIAKÄYRÄ Pieni hopeoitu korkkipallo, jonka varaus on +3 nc ja massa 0,5 g, pääsee liikkumaan varattuja kappaleita yhdistävässä eristelangassa (kuvio). Kappaleiden varaukset ovat Q 1 = +16 nc ja Q 2 = +14 nc. a) Palloa pidetään paikallaan pisteessä A. Kuinka suuri sähköinen voima siihen tällöin kohdistuu? b) Pallo päästetään irti. Laske sen nopeus pisteessä B. Kitkaa ei oteta huomioon. b) Energiaperiaate: Sähkökentän tekemä työ on yhtä suuri kuin korkkipallon liike-energian muutos. Jos korkkipallo on aluksi levossa: E p + E k = q V b V a mv2 1 2 mv2 = q V a V b v = 2q(V a V b ) Pistevarauksen potentiaalit ovat muotoa: V = k Q r, joten m V a = k Q 1 + Q 2 = 9, Nm C C r 1 r 2 C 2 0,15m 0,45m =1240 V samoin V b = 990 V Sijoitetaan potentiaaleille V a ja V b saadut arvot nopeuden lausekkeeseen: v = 2q(V a V b ) m = 2 3, C (1240V 990V) 0,0005 kg = 55 mm s 5,00E-07 4,50E-07 r 1 r 2 4,00E-07 3,50E-07 3,00E-07 E p (x) = qk Q 1 x + Q 2 60 x 2,50E-07 2,00E-07 1,50E-07 1,00E-07 5,00E-08 0,00E Korkkivarauksen etäisyys x varauksesta Q1 [cm]
Mekaniikka 1 Lukion fysiikan kertausta
Mekaniikka 1 Lukion fysiikan kertausta 21.7.2009 Pietarsaaren lukio Vesa Maanselkä Kiihdyttäviä autoja, lipsuvia hihnoja, loistavia tehtäviä, loistavaa filosofiaa LAske! Sisältö Alustavia lähtökohtia mekaniikkaan...
LisätiedotNEWTONIN LAIT MEKANIIKAN I PERUSLAKI MEKANIIKAN II PERUSLAKI MEKANIIKAN III PERUSLAKI
NEWTONIN LAIT MEKANIIKAN I PERUSLAKI eli jatkavuuden laki tai liikkeen jatkuvuuden laki (myös Newtonin I laki tai inertialaki) Kappale jatkaa tasaista suoraviivaista liikettä vakionopeudella tai pysyy
Lisätiedota) Piirrä hahmotelma varjostimelle muodostuvan diffraktiokuvion maksimeista 1, 2 ja 3.
Ohjeita: Tee jokainen tehtävä siististi omalle sivulleen/sivuilleen. Merkitse jos tehtävä jatkuu seuraavalle konseptille. Kirjoita ratkaisuihin näkyviin tarvittavat välivaiheet ja perustele lyhyesti käyttämästi
LisätiedotFysiikan valintakoe 10.6.2014, vastaukset tehtäviin 1-2
Fysiikan valintakoe 10.6.2014, vastaukset tehtäviin 1-2 1. (a) W on laatikon paino, F laatikkoon kohdistuva vetävä voima, F N on pinnan tukivoima ja F s lepokitka. Kuva 1: Laatikkoon kohdistuvat voimat,
LisätiedotDiplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2013 Insinöörivalinnan fysiikan koe 29.5.2013, malliratkaisut
A1 Ampumahiihtäjä ampuu luodin vaakasuoraan kohti maalitaulun keskipistettä. Luodin lähtönopeus on v 0 = 445 m/s ja etäisyys maalitauluun s = 50,0 m. a) Kuinka pitkä on luodin lentoaika? b) Kuinka kauaksi
Lisätiedot766323A Mekaniikka, osa 2, kl 2015 Harjoitus 4
766323A Mekaniikka, osa 2, kl 2015 Harjoitus 4 0. MUISTA: Tenttitehtävä tulevassa päätekokeessa: Fysiikan säilymislait ja symmetria. (Tästä tehtävästä voi saada tentissä kolme ylimääräistä pistettä. Nämä
LisätiedotPietarsaaren lukio Vesa Maanselkä
Fys 9 / Mekaniikan osio Liike ja sen kuvaaminen koordinaatistossa Newtonin lait Voimavektorit ja vapaakappalekuvat Työ, teho,työ-energiaperiaate ja energian säilymislaki Liikemäärä ja sen säilymislaki,
LisätiedotFY6 - Soveltavat tehtävät
FY6 - Soveltavat tehtävät 21. Origossa on 6,0 mikrocoulombin pistevaraus. Koordinaatiston pisteessä (4,0) on 3,0 mikrocoulombin ja pisteessä (0,2) 5,0 mikrocoulombin pistevaraus. Varaukset ovat tyhjiössä.
LisätiedotDiplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2009, insinöörivalinnan fysiikan koe 27.5.2009, malliratkaisut
Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2009, insinöörivalinnan fysiikan koe 27.5.2009, malliratkaisut 1 Huvipuiston vuoristoradalla vaunu (massa m v = 1100 kg) lähtee levosta liikkeelle
Lisätiedot2. Pystyasennossa olevaa jousta kuormitettiin erimassaisilla kappaleilla (kuva), jolloin saatiin taulukon mukaiset tulokset.
Fysiikka syksy 2005 1. Nykyinen käsitys Aurinkokunnan rakenteesta syntyi 1600-luvulla pääasiassa tähtitieteellisten havaintojen perusteella. Aineen pienimpien osasten rakennetta sitä vastoin ei pystytä
LisätiedotFYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE 30.01.2014 VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!!
FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE 30.01.2014 VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!! 1. Vastaa, ovatko seuraavat väittämät oikein vai väärin. Perustelua ei tarvitse kirjoittaa. a) Atomi ei voi lähettää
Lisätiedot3.4 Liike-energiasta ja potentiaalienergiasta
Työperiaatteeksi (the work-energy theorem) kutsutaan sitä että suljetun systeemin liike-energian muutos Δ on voiman systeemille tekemä työ W Tämä on yksi konservatiivisen voiman erityistapaus Työperiaate
LisätiedotFysiikan perusteet. Voimat ja kiihtyvyys. Antti Haarto
Fysiikan perusteet Voimat ja kiihtyvyys Antti Haarto.05.01 Voima Vuorovaikutusta kahden kappaleen välillä tai kappaleen ja sen ympäristön välillä (Kenttävoimat) Yksikkö: newton, N = kgm/s Vektorisuure
LisätiedotKJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme
KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka Luento 16.3.2016 Susanna Hurme Päivän aihe: Translaatioliikkeen kinetiikka (Kirjan luvut 12.6, 13.1-13.3 ja 17.3) Oppimistavoitteet Ymmärtää, miten Newtonin toisen lain
LisätiedotKJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme
KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka Luento 24.3.2016 Susanna Hurme Rotaatioliikkeen liike-energia, teho ja energiaperiaate (Kirjan luku 18) Osaamistavoitteet Ymmärtää, miten liike-energia määritetään kiinteän
LisätiedotLuku 27. Tavoiteet Määrittää magneettikentän aiheuttama voima o varattuun hiukkaseen o virtajohtimeen o virtasilmukkaan
Luku 27 Magnetismi Mikä aiheuttaa magneettikentän? Magneettivuon tiheys Virtajohtimeen ja varattuun hiukkaseen vaikuttava voima magneettikentässä Magneettinen dipoli Hallin ilmiö Luku 27 Tavoiteet Määrittää
LisätiedotKJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme
KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka Luento 17.3.2016 Susanna Hurme Päivän aihe: Energian, työn ja tehon käsitteet sekä energiaperiaate (Kirjan luku 14) Osaamistavoitteet: Osata tarkastella partikkelin kinetiikkaa
LisätiedotFy06 Koe 20.5.2015 Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7
Fy06 Koe 0.5.015 Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7 alitse kolme tehtävää. 6p/tehtävä. 1. Mitä mieltä olet seuraavista väitteistä. Perustele lyhyesti ovatko väitteet totta vai tarua. a. irtapiirin hehkulamput
LisätiedotNyt kerrataan! Lukion FYS5-kurssi
Nyt kerrataan! Lukion FYS5-kurssi Vaakasuora heittoliike Heittoliikettä voidaan tarkastella erikseen vaaka- ja pystysuunnassa v=(v x,v y ) Jos ilmanvastausta ei oteta huomioon (yleensä ei), vaakasuunnalle
Lisätiedotg-kentät ja voimat Haarto & Karhunen
g-kentät ja voimat Haarto & Karhunen Voima Vuorovaikutusta kahden kappaleen välillä tai kappaleen ja sen ympäristön välillä (Kenttävoimat) Yksikkö: newton, N = kgm/s Vektorisuure Aiheuttaa kappaleelle
LisätiedotLuku 8. Mekaanisen energian säilyminen. Konservatiiviset ja eikonservatiiviset. Potentiaalienergia Voima ja potentiaalienergia.
Luku 8 Mekaanisen energian säilyminen Konservatiiviset ja eikonservatiiviset voimat Potentiaalienergia Voima ja potentiaalienergia Mekaanisen energian säilyminen Teho Tavoitteet: Erottaa konservatiivinen
LisätiedotSähköstatiikka ja magnetismi Coulombin laki ja sähkökenttä
Sähköstatiikka ja magnetismi Coulombin laki ja sähkökenttä Antti Haarto.5.13 Sähkövaraus Aine koostuu Varauksettomista neutroneista Positiivisista protoneista Negatiivisista elektroneista Elektronien siirtyessä
LisätiedotMekaniikan jatkokurssi Fys102
Mekaniikan jatkokurssi Fys10 Syksy 009 Jukka Maalampi LUENTO 1 Jäykän kappaleen pyöriminen Knight, Ch 1 Jäykkä kappale = kappale, jonka koko ja muoto eivät muutu liikkeen aikana. Jäykkä kappale on malli.
LisätiedotMekaniikan jatkokurssi Fys102
Mekaniikan jatkokurssi Fys10 Kevät 010 Jukka Maalampi LUENTO 1 Jäykän kappaleen pyöriminen Knight, Ch 1 Jäykkä kappale = kappale, jonka koko ja muoto eivät muutu liikkeen aikana. Jäykkä kappale on malli.
LisätiedotFY9 Fysiikan kokonaiskuva
FY9 Sivu 1 FY9 Fysiikan kokonaiskuva 6. tammikuuta 2014 14:34 Kurssin tavoitteet Kerrata lukion fysiikan oppimäärä Yhdistellä kurssien asioita toisiinsa muodostaen kokonaiskuvan Valmistaa ylioppilaskirjoituksiin
LisätiedotLuvun 10 laskuesimerkit
Luvun 10 laskuesimerkit Esimerkki 10.1 Tee-se-itse putkimies ei saa vesiputken kiinnitystä auki putkipihdeillään, joten hän päättää lisätä vääntömomenttia jatkamalla pihtien vartta siihen tiukasti sopivalla
Lisätiedoton radan suuntaiseen komponentti eli tangenttikomponentti ja on radan kaarevuuskeskipisteeseen osoittavaan komponentti. (ks. kuva 1).
H E I L U R I T 1) Matemaattinen heiluri = painottoman langan päässä heilahteleva massapiste (ks. kuva1) kuva 1. - heilurin pituus l - tasapainoasema O - ääriasemat A ja B - heilahduskulma - heilahdusaika
LisätiedotKitka ja Newtonin lakien sovellukset
Kitka ja Newtonin lakien sovellukset Haarto & Karhunen Tavallisimpia voimia: Painovoima G Normaalivoima, Tukivoima Jännitysvoimat Kitkavoimat Voimat yleisesti F f T ja s f k N Vapaakappalekuva Kuva, joka
LisätiedotHARJOITUS 4 1. (E 5.29):
HARJOITUS 4 1. (E 5.29): Työkalulaatikko, jonka massa on 45,0 kg, on levossa vaakasuoralla lattialla. Kohdistat laatikkoon asteittain kasvavan vaakasuoran työntövoiman ja havaitset, että laatikko alkaa
LisätiedotMagneettikentät. Haarto & Karhunen. www.turkuamk.fi
Magneettikentät Haarto & Karhunen Magneettikenttä Sähkövaraus aiheuttaa ympärilleen sähkökentän Liikkuva sähkövaraus saa aikaan ympärilleen myös magneettikentän Magneettikenttä aiheuttaa voiman liikkuvaan
LisätiedotLuento 5: Käyräviivainen liike. Käyräviivainen liike Heittoliike Ympyräliike Kulmamuuttujat θ, ω ja α Yhdistetty liike
Luento 5: Käyräviivainen liike Käyräviivainen liike Heittoliike Ympyräliike Kulmamuuttujat θ, ω ja α Yhdistetty liike 1 / 29 Luennon sisältö Käyräviivainen liike Heittoliike Ympyräliike Kulmamuuttujat
LisätiedotLuento 5: Käyräviivainen liike
Luento 5: Käyräviivainen liike Käyräviivainen liike Heittoliike Ympyräliike Kulmamuuttujat,! ja Yhdistetty liike Ajankohtaista Konseptitesti 1 Kysymys Viereisessä kuvassa leppäkerttu istuu karusellissa,
LisätiedotCoulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q
Coulombin laki Kahden pistemäisen varatun hiukkasen välinen sähköinen voima F on suoraan verrannollinen varausten Q 1 ja Q 2 tuloon ja kääntäen verrannollinen etäisyyden r neliöön F = k Q 1Q 2 r 2, k =
LisätiedotTEHTÄVIEN RATKAISUT. b) 105-kiloisella puolustajalla on yhtä suuri liikemäärä, jos nopeus on kgm 712 p m 105 kg
TEHTÄVIEN RATKAISUT 15-1. a) Hyökkääjän liikemäärä on p = mv = 89 kg 8,0 m/s = 71 kgm/s. b) 105-kiloisella puolustajalla on yhtä suuri liikemäärä, jos nopeus on kgm 71 p v = = s 6,8 m/s. m 105 kg 15-.
LisätiedotRATKAISUT: 18. Sähkökenttä
Physica 9 1. painos 1(7) : 18.1. a) Sähkökenttä on alue, jonka jokaisessa kohdassa varattuun hiukkaseen vaikuttaa sähköinen voia. b) Potentiaali on sähkökenttää kuvaava suure, joka on ääritelty niin, että
Lisätiedot5-2. a) Valitaan suunta alas positiiviseksi. 55 N / 6,5 N 8,7 m/s = =
TEHTÄVIEN RATKAISUT 5-1. a) A. Valitaan suunta vasemmalle positiiviseksi. Alustan suuntainen kokonaisvoima on ΣF = 19 N + 17 N -- 16 N = 0 N vasemmalle. B. Valitaan suunta oikealle positiiviseksi. Alustan
LisätiedotKERTAUSTEHTÄVIÄ KURSSIIN 766323A-01 Mekaniikka, osa 1
KERTAUSTEHTÄVIÄ KURSSIIN 766323A-01 Mekaniikka, osa 1 Tässä materiaalissa on ensin helpompia laskuja, joiden avulla voi kerrata perusasioita, ja sen jälkeen muutamia vaikeampia laskuja. Laskujen jälkeen
LisätiedotFysiikka 1. Coulombin laki ja sähkökenttä. Antti Haarto
ysiikka 1 Coulombin laki ja sähkökenttä Antti Haarto 7.1.1 Sähkövaraus Aine koostuu Varauksettomista neutroneista Positiivisista protoneista Negatiivisista elektroneista Elektronien siirtyessä voi syntyä
LisätiedotFYSIIKAN HARJOITUSKOE I Mekaniikka, 8. luokka
FYSIIKAN HARJOITUSKOE I Mekaniikka, 8. luokka Oppilaan nimi: Pisteet: / 77 p. Päiväys: Koealue: kpl 13-18, s. 91-130 1. SUUREET. Täydennä taulukon tiedot. suure suureen tunnus suureen yksikkö matka aika
LisätiedotSähköstatiikka ja magnetismi
Sähköstatiikka ja magnetismi Johdatus magnetismiin Antti Haarto 19.11.2012 Magneettikenttä Sähkövaraus aiheuttaa ympärilleen sähkökentän Liikkuva sähkövaraus saa aikaan ympärilleen myös magneettikentän
LisätiedotUtsjoki 21.7.-1.8.2008 ABI KURSSI MEKANIIKKAA MOMENTUM IMPULSE ENERGY CONSERVATION. Rutherfordin sironta
Utsjoki 21.7.-1.8.2008 ABI KURSSI MEKANIIKKAA MOMENTUM IMPULSE ENERGY CONSERVATION Rutherfordin sironta vm MOMENTUM IMPULSE COLLISIONS Rekan ja henkilöauton törmäyksessä vaikuttavia voimia on lukematon
LisätiedotTÄSSÄ ON ESIMERKKEJÄ SÄHKÖ- JA MAGNETISMIOPIN KEVÄÄN 2017 MATERIAALISTA
TÄSSÄ ON ESMERKKEJÄ SÄHKÖ- JA MAGNETSMOPN KEVÄÄN 2017 MATERAALSTA a) Määritetään magneettikentän voimakkuus ja suunta q P = +e = 1,6022 10 19 C, v P = (1500 m s ) i, F P = (2,25 10 16 N)j q E = e = 1,6022
LisätiedotTKK, TTY, LTY, OY, ÅA, TY ja VY insinööriosastojen valintakuulustelujen fysiikan koe 1.6.2005, malliratkaisut.
1 Kuvaan 1 on piiretty kahden suoraviivaisesti samaan suuntaan liikkuvan auton ja B nopeudet ajan funktiona. utot ovat rinnakkain ajanhetkellä t = 0 s. a) Kuvaile auton liikettä ajan funktiona. Kumpi autoista
LisätiedotLuku 23. Esitiedot Työ, konservatiivinen voima ja mekaaninen potentiaalienergia Sähkökenttä
Luku 23 Tavoitteet: Määritellä potentiaalienergia potentiaali ja potentiaaliero ja selvittää, miten ne liittyvät toisiinsa Määrittää pistevarauksen potentiaali ja sen avulla mielivaltaisen varausjakauman
LisätiedotJakso 1: Pyörimisliikkeen kinematiikkaa, hitausmomentti
Jakso 1: Pyörimisliikkeen kinematiikkaa, hitausmomentti Kertausta Ympyrärataa kiertävälle kappaleelle on määritelty käsitteet kulmanopeus ja kulmakiihtyvyys seuraavasti: ω = dθ dt dω ja α = dt Eli esimerkiksi
LisätiedotAUTON LIIKETEHTÄVIÄ: KESKIKIIHTYVYYS ak JA HETKELLINEN KIIHTYVYYS a(t) (tangenttitulkinta) sekä matka fysikaalisena pinta-alana (t,
AUTON LIIKETEHTÄVIÄ: KESKIKIIHTYVYYS ak JA HETKELLINEN KIIHTYVYYS a(t) (tangenttitulkinta) sekä matka fysikaalisena pinta-alana (t, v)-koordinaatistossa ruutumenetelmällä. Tehtävä 4 (~YO-K97-1). Tekniikan
LisätiedotKvanttifysiikan perusteet 2017
Kvanttifysiikan perusteet 207 Harjoitus 2: ratkaisut Tehtävä Osoita hyödyntäen Maxwellin yhtälöitä, että tyhjiössä magneettikenttä ja sähkökenttä toteuttavat aaltoyhtälön, missä aallon nopeus on v = c.
LisätiedotDEE-11110 Sähkötekniikan perusteet
DEE-11110 Sähkötekniikan perusteet Antti Stenvall Peruskäsitteet Luennon keskeinen termistö ja tavoitteet sähkövaraus teho ja energia potentiaali ja jännite sähkövirta Tarkoitus on määritellä sähkötekniikan
LisätiedotVUOROVAIKUTUS JA VOIMA
VUOROVAIKUTUS JA VOIMA Isaac Newton 1642-1727 Voiman tunnus: F Voiman yksikkö: 1 N (newton) = 1 kgm/s 2 Vuorovaikutus=> Voima Miten Maa ja Kuu vaikuttavat toisiinsa? Pesäpallon ja Maan välinen gravitaatiovuorovaikutus
LisätiedotLuento 3: Käyräviivainen liike
Luento 3: Käyräviivainen liike Kertausta viime viikolta Käyräviivainen liike Heittoliike Ympyräliike Kulmamuuttujat,! ja Yhdistetty liike 2015-09-14 13:50:32 1/40 luentokalvot_03_combined.pdf (#36) Luennon
LisätiedotVoima F tekee työtä W vaikuttaessaan kappaleeseen, joka siirtyy paikasta r 1 paikkaan r 2. Työ on skalaarisuure, EI vektori!
6.1 Työ Voima F tekee työtä W vaikuttaessaan kappaleeseen, joka siirtyy paikasta r 1 paikkaan r 2. Työ on skalaarisuure, EI vektori! Siirtymä s = r 2 r 1 Kun voiman kohteena olevaa kappaletta voidaan kuvata
LisätiedotAiheena tänään. Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio. Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio
Sähkömagnetismi 2 Aiheena tänään Virtasilmukka magneettikentässä Sähkömagneettinen induktio Vaihtovirtageneraattorin toimintaperiaate Itseinduktio Käämiin vaikuttava momentti Magneettikentässä olevaan
Lisätiedot&()'#*#+)##'% +'##$,),#%'
"$ %"&'$ &()'*+)'% +'$,),%' )-.*0&1.& " $$ % &$' ((" ")"$ (( "$" *(+)) &$'$ & -.010212 +""$" 3 $,$ +"4$ + +( ")"" (( ()""$05"$$"" ")"" ) 0 5$ ( ($ ")" $67($"""*67+$++67""* ") """ 0 5"$ + $* ($0 + " " +""
LisätiedotDiplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2012 Insinöörivalinnan fysiikan koe 30.5.2012, malliratkaisut
A1 Kappale, jonka massa m = 2,1 kg, lähtee liikkeelle levosta paikasta x = 0,0 m pitkin vaakasuoraa alustaa. Kappaleeseen vaikuttaa vaakasuora vetävä voima F, jonka suuruus riippuu paikasta oheisen kuvan
LisätiedotLuvun 8 laskuesimerkit
Luvun 8 laskuesimerkit Esimerkki 8.1 Heität pallon, jonka massa on 0.40 kg seinään. Pallo osuu seinään horisontaalisella nopeudella 30 m/s ja kimpoaa takaisin niin ikään horisontaalisesti nopeudella 20
LisätiedotMekaniikan jatkokurssi Fys102
Mekaniikan jatkokurssi Fys102 Kevät 2010 Jukka Maalampi LUENTO 2-3 Vääntömomentti Oletus: Voimat tasossa, joka on kohtisuorassa pyörimisakselia vastaan. Oven kääntämiseen tarvitaan eri suuruinen voima
LisätiedotLuento 10: Työ, energia ja teho
Luento 10: Työ, energia ja teho Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho Ajankohtaista Konseptitesti 1 Kysymys Ajat pyörällä ylös jyrkkää mäkeä. Huipulle vie kaksi polkua, toinen kaksi kertaa pidempi kuin
LisätiedotMonissa fysiikan probleemissa vaikuttavien voimien yksityiskohtia ei tunneta
8 LIIKEMÄÄRÄ, IMPULSSI JA TÖRMÄYKSET Monissa fysiikan probleemissa vaikuttavien voimien yksityiskohtia ei tunneta Tällöin dynamiikan peruslain F = ma käyttäminen ei ole helppoa tai edes mahdollista Newtonin
LisätiedotMekaniikan jatkokurssi Fys102
Mekaniikan jatkokurssi Fys10 Kevät 010 Jukka Maalampi LUENTO 7 Harmonisen värähdysliikkeen energia Jousen potentiaalienergia on U k( x ) missä k on jousivakio ja Dx on poikkeama tasapainosta. Valitaan
LisätiedotVoiman ja liikemäärän yhteys: Tämä pätee kun voima F on vakio hetken
Liikemäärä Henkilöauto törmää tukkirekkaan, miksi henkilöautossa olijat loukkaantuvat vakavasti, mutta rekan kuljettaja selviää yleensä aina vammoitta? Mihin suuntaan ja millä nopeudella rekka ja henkilöauto
LisätiedotDiplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2011 Insinöörivalinnan fysiikan koe 1.6.2011, malliratkaisut
A1 Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2011 Täydennä kuhunkin kohtaan yhtälöstä puuttuva suure tai vakio alla olevasta taulukosta. Anna vastauksena kuhunkin kohtaan ainoastaan
LisätiedotLuento 5: Käyräviivainen liike
Luento 5: Käyräviivainen liike Käyräviivainen liike Heittoliike Ympyräliike Kulmamuuttujat,! ja Yhdistetty liike Ajankohtaista Konseptitesti 1 http://presemo.aalto.fi/mekaniikka2017 Kysymys Sotalaivasta
LisätiedotDYNAMIIKKA II, LUENTO 5 (SYKSY 2015) Arttu Polojärvi
DYNAMIIKKA II, LUENTO 5 (SYKSY 2015) Arttu Polojärvi LUENNON SISÄLTÖ Kertausta edelliseltä luennolta: Suhteellisen liikkeen nopeuden ja kiihtyvyyden yhtälöt. Jäykän kappaleen partikkelin liike. Jäykän
LisätiedotMuunnokset ja mittayksiköt
Muunnokset ja mittayksiköt 1 a Mitä kymmenen potenssia tarkoittavat etuliitteet m, G ja n? b Mikä on massan (mass) mittayksikkö SI-järjestelmässäa? c Mikä on painon (weight) mittayksikkö SI-järjestelmässä?
LisätiedotFYSIIKAN HARJOITUSTEHTÄVIÄ
FYSIIKAN HARJOITUSTEHTÄVIÄ MEKANIIKKA Nopeus ja keskinopeus 6. Auto kulkee 114 km matkan tunnissa ja 13 minuutissa. Mikä on auton keskinopeus: a) Yksikössä km/h 1. Jauhemaalaamon kuljettimen nopeus on
Lisätiedot3 TOISEN ASTEEN POLYNOMIFUNKTIO
3 TOISEN ASTEEN POLYNOMIFUNKTIO POHDITTAVAA 1. Kuvasta voidaan arvioida, että frisbeegolfkiekko käy noin 9 metrin korkeudella ja se lentää noin 40 metrin päähän. Vastaus: Frisbeegolfkiekko käy n. 9 m:n
LisätiedotLuvun 5 laskuesimerkit
Luvun 5 laskuesimerkit Huom: luvun 4 kohdalla luennolla ei ollut laskuesimerkkejä, vaan koko luvun 5 voi nähdä kokoelmana sovellusesimerkkejä edellisen luvun asioihin! Esimerkki 5.1 Moottori roikkuu oheisen
Lisätiedota) Kuinka pitkän matkan punnus putoaa, ennen kuin sen liikkeen suunta kääntyy ylöspäin?
Luokka 3 Tehtävä 1 Pieni punnus on kiinnitetty venymättömän langan ja kevyen jousen välityksellä tukevaan kannattimeen. Alkutilanteessa punnusta kannatellaan käsin, ja lanka riippuu löysänä kuvan mukaisesti.
LisätiedotTKK, TTY, LTY, OY, ÅA, TY ja VY insinööriosastojen valintakuulustelujen fysiikan koe 31.5.2006, malliratkaisut ja arvostelu.
1 Linja-autoon on suunniteltu vauhtipyörä, johon osa linja-auton liike-energiasta siirtyy jarrutuksen aikana Tätä energiaa käytetään hyväksi kun linja-autoa taas kiihdytetään Linja-auto, jonka nopeus on
LisätiedotHARMONISEN VÄRÄHTELIJÄN JAKSONAIKA JA HEILURIEN HEILAHDUSAJAT - johtaminen 1) VAIMENEMATON HARMONINEN VÄRÄHDYSLIIKE
HARMONISEN VÄRÄHTELIJÄN JAKSONAIKA JA HEILURIEN HEILAHDUSAJAT - johtaminen 1) VAIMENEMATON HARMONINEN VÄRÄHDYSLIIKE Harmoninen voima on voima, jonka suuruus on suoraan verrannollinen poikkeamaan tasapainoasemasta
LisätiedotKinematiikka -1- K09A,B&C Harjoitustehtäviä Kevät 2010 PARTIKKELI. Suoraviivainen liike
Kinematiikka -1- K09A,B&C Harjoitustehtäviä Kevät 010 PARTIKKELI Suoraviivainen liike 1. Suoraviivaisessa liikkeessä olevan partikkelin asema on (järjestelmä m, s) 3 x ( = t 15t + 36t 10. Laske a) partikkelin
LisätiedotFYSIIKKA. Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille. Copyright Isto Jokinen; Käyttöoikeus opetuksessa tekijän luvalla. - Laskutehtävien ratkaiseminen
FYSIIKKA Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille - Laskutehtävien ratkaiseminen - Nopeus ja keskinopeus - Kiihtyvyys ja painovoimakiihtyvyys - Voima - Kitka ja kitkavoima - Työ - Teho - Paine LASKUTEHTÄVIEN
LisätiedotLiike ja voima. Kappaleiden välisiä vuorovaikutuksia ja niistä aiheutuvia liikeilmiöitä
Liike ja voima Kappaleiden välisiä vuorovaikutuksia ja niistä aiheutuvia liikeilmiöitä Tasainen liike Nopeus on fysiikan suure, joka kuvaa kuinka pitkän matkan kappale kulkee tietyssä ajassa. Nopeus voidaan
LisätiedotLuento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho
Luento 10: Työ, energia ja teho Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho 1 / 23 Luennon sisältö Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho 2 / 23 Johdanto Energia suure, joka voidaan muuttaa muodosta toiseen,
LisätiedotLuvun 5 laskuesimerkit
Luvun 5 laskuesimerkit Esimerkki 5.1 Moottori roikkuu oheisen kuvan mukaisessa ripustuksessa. a) Mitkä ovat kahleiden jännitykset? b) Mikä kahleista uhkaa katketa ensimmäisenä? Piirretäänpä parit vapaakappalekuvat.
LisätiedotKJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme
KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka Luento 30.3.2016 Susanna Hurme Yleisen tasoliikkeen kinetiikka (Kirjan luku 17.5) Osaamistavoitteet Osata ratkaista voimia ja niiden aiheuttamia kiihtyvyyksiä tasoliikkeessä
Lisätiedota P en.pdf KOKEET;
Tässä on vanhoja Sähkömagnetismin kesäkurssin tenttejä ratkaisuineen. Tentaattorina on ollut Hanna Pulkkinen. Huomaa, että tämän kurssin sisältö on hiukan eri kuin Soveltavassa sähkömagnetiikassa, joten
Lisätiedota) Kun skootterilla kiihdytetään ylämäessä, kitka on merkityksettömän pieni.
AVOIN SARJA Kirjoita tekstaten koepaperiin oma nimesi, kotiosoitteesi, sähköpostiosoitteesi, opettajasi nimi sekä koulusi nimi. Kilpailuaikaa on 1 minuuttia. Sekä tehtävä- että koepaperit palautetaan kilpailun
LisätiedotHarjoitellaan voimakuvion piirtämistä
Harjoitellaan voimakuvion piirtämistä Milloin ja miksi voimakuvio piirretään? Voimakuvio on keskeinen osa mekaniikan tehtävän ratkaisua, sillä sen avulla hahmotetaan tilanne, esitetään kappaleeseen kohdistuvat
LisätiedotMekaaninen energia. Energian säilymislaki Työ, teho, hyötysuhde Mekaaninen energia Sisäenergia Lämpö = siirtyvää energiaa. Suppea energian määritelmä:
Mekaaninen energia Energian säilymislaki Työ, teho, hyötysuhde Mekaaninen energia Sisäenergia Lämpö = siirtyvää energiaa Suppea energian määritelmä: Energia on kyky tehdä työtä => mekaaninen energia Ei
LisätiedotMekaniikan jatkokurssi Fys102
Mekaniikan jatkokurssi Fys10 Kevät 010 Jukka Maalampi LUENTO 8 Vaimennettu värähtely Elävässä elämässä heilureiden ja muiden värähtelijöiden liike sammuu ennemmin tai myöhemmin. Vastusvoimien takia värähtelijän
LisätiedotLuento 6: Liikemäärä ja impulssi
Luento 6: Liikemäärä ja impulssi Liikemäärä ja impulssi Liikemäärän säilyminen Massakeskipiste Muuttuva massa Laskettuja esimerkkejä Luennon sisältö Liikemäärä ja impulssi Liikemäärän säilyminen Massakeskipiste
LisätiedotLuento 3: Käyräviivainen liike
Luento 3: Käyräviivainen liike Kertausta viime viikolta Käyräviivainen liike Heittoliike Ympyräliike Kulmamuuttujat θ, ω ja α Yhdistetty liike Luennon sisältö Kertausta viime viikolta Käyräviivainen liike
LisätiedotKALTEVA TASO. 1. Työn tavoitteet. 2. Teoria
Oulun yliopisto Fysiikan opetuslaboratorio Fysiikan laboratoriotyöt 1 1. Työn tavoitteet Tämän työn ensimmäisessä osassa tutkit kuulan, sylinterin ja sylinterirenkaan vierimistä pitkin kaltevaa tasoa.
LisätiedotKerrataan harmoninen värähtelijä Noste, nesteen ja kaasun aiheuttamat voimat Noste ja harmoninen värähtelijä (laskaria varten)
Noste Ympyräliike I Luennon tavoitteet Kerrataan harmoninen värähtelijä Noste, nesteen ja kaasun aiheuttamat voimat Noste ja harmoninen värähtelijä (laskaria varten) Aloitetaan ympyräliikettä Keskeisvoiman
LisätiedotFysiikka 7. Sähkömagnetismi
Fysiikka 7 Sähkömagnetismi Magneetti Aineen magneettiset ominaisuudet ovat seurausta atomiydintä kiertävistä elektroneista (ytimen kiertäminen ja spin). Magneettinen vuorovaikutus Etävuorovaikutus Magneetilla
LisätiedotFysiikka 1. Dynamiikka. Voima tunnus = Liike ja sen muutosten selittäminen Physics. [F] = 1N (newton)
Dynamiikka Liike ja sen muutosten selittäminen Miksi esineet liikkuvat? Physics Miksi paikallaan oleva 1 esine lähtee liikkeelle? Miksi liikkuva esine hidastaa ja pysähtyy? Dynamiikka käsittelee liiketilan
LisätiedotRATKAISUT: 19. Magneettikenttä
Physica 9 1. painos 1(6) : 19.1 a) Magneettivuo määritellään kaavalla Φ =, jossa on magneettikenttää vastaan kohtisuorassa olevan pinnan pinta-ala ja on magneettikentän magneettivuon tiheys, joka läpäisee
LisätiedotLuento 9: Potentiaalienergia
Luento 9: Potentiaalienergia Potentiaalienergia Konservatiiviset voimat Voima potentiaalienergiasta gradientti Laskettuja esimerkkejä Luennon sisältö Potentiaalienergia Konservatiiviset voimat Voima potentiaalienergiasta
LisätiedotTheory Finnish (Finland) Suuri hadronitörmäytin (Large Hadron Collider, LHC) (10 pistettä)
Q3-1 Suuri hadronitörmäytin (Large Hadron Collider, LHC) (10 pistettä) Lue erillisessä kuoressa olevat yleisohjeet ennen tämän tehtävän aloittamista. Tässä tehtävässä tarkastellaan maailman suurimman hiukkasfysiikan
LisätiedotVedetään kiekkoa erisuuruisilla voimilla! havaitaan kiekon saaman kiihtyvyyden olevan suoraan verrannollinen käytetyn voiman suuruuteen
4.3 Newtonin II laki Esim. jääkiekko märällä jäällä: pystysuuntaiset voimat kumoavat toisensa: jään kiekkoon kohdistama tukivoima n on yhtäsuuri, mutta vastakkaismerkkinen kuin kiekon paino w: n = w kitka
LisätiedotTarkastellaan tilannetta, jossa kappale B on levossa ennen törmäystä: v B1x = 0:
8.4 Elastiset törmäykset Liike-energia ja liikemäärä säilyvät elastisissa törmäyksissä Vain konservatiiviset voimat vaikuttavat 1D-tilanteessa kappaleiden A ja B törmäykselle: 1 2 m Av 2 A1x + 1 2 m Bv
LisätiedotKYSYMYS: Lai*akaa varaukset järjestykseen, posi9ivisesta nega9ivisempaan.
: Lai*akaa varaukset järjestykseen, posi9ivisesta nega9ivisempaan. Protoni Elektroni 17 protonia 19 electronia 1,000,000 protonia 1,000,000 elektronia lasipallo puu*uu 3 elektronia (A) (B) (C) (D) (E)
Lisätiedoton hidastuvaa. Hidastuvuus eli negatiivinen kiihtyvyys saadaan laskevan suoran kulmakertoimesta, joka on siis
Fys1, moniste 2 Vastauksia Tehtävä 1 N ewtonin ensimmäisen lain mukaan pallo jatkaa suoraviivaista liikettä kun kourun siihen kohdistama tukivoima (tässä tapauksessa ympyräradalla pitävä voima) lakkaa
LisätiedotKJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme
KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka Luento 22.3.2016 Susanna Hurme Päivän aihe: Rotaatioliikkeen kinematiikka: kulmanopeus ja -kiihtyvyys (Kirjan luvut 12.7, 16.3) Osaamistavoitteet Osata analysoida jäykän
Lisätiedotnopeammin. Havaitaan, että kussakin tapauksessa kuvaaja (t, ϕ)-koordinaatistossa on nouseva suora.
nopeammin. Havaitaan, että kussakin tapauksessa kuvaaja (t, ϕ)-koordinaatistossa on nouseva suora. Teimme mittaukset käyttäen Pascon pyörimisliikelaitteistoa (ME-895) ja Logger Promittausohjelmaa. Kuva
Lisätiedotv = Δs 12,5 km 5,0 km Δt 1,0 h 0,2 h 0,8 h = 9,375 km h 9 km h kaava 1p, matkanmuutos 1p, ajanmuutos 1p, sijoitus 1p, vastaus ja tarkkuus 1p
2. Pyöräilijä lähti Pietarsaaresta kohti Kokkolaa, jonne on matkaa 33 km. Hän asetti tavoitteeksi ajaa edestakaisen matkan keskinopeudella 24 km/h. Vastatuulen takia hän joutui käyttämään menomatkaan aikaa
Lisätiedotdl = F k dl. dw = F dl = F cos. Kun voima vaikuttaa kaarevalla polulla P 1 P 2, polku voidaan jakaa infinitesimaalisen pieniin siirtymiin dl
Kun voima vaikuttaa kaarevalla polulla P 2, polku voidaan jakaa infinitesimaalisen pieniin siirtymiin dl Kukin siirtymä dl voidaan approksimoida suoraviivaiseksi, jolloin vastaava työn elementti voidaan
LisätiedotLuvun 10 laskuesimerkit
Luvun 10 laskuesimerkit Esimerkki 11.1 Sigge-serkku tasapainoilee sahapukkien varaan asetetulla tasapaksulla puomilla, jonka pituus L = 6.0 m ja massa M = 90 kg. Sahapukkien huippujen välimatka D = 1.5
LisätiedotPRELIMINÄÄRIKOE PITKÄ MATEMATIIKKA 9.2.2011
PRELIMINÄÄRIKOE PITKÄ MATEMATIIKKA 9..0 Kokeessa saa vastata enintään kymmeneen tehtävään.. Sievennä a) 9 x x 6x + 9, b) 5 9 009 a a, c) log 7 + lne 7. Muovailuvahasta tehty säännöllinen tetraedri muovataan
Lisätiedot