Vuorovaikutuskaavion ja voimakuvion muodostamista ja Newtonin 3. lain osaamista testaavia tehtäviä

Transkriptio

1 Vuorovaikutuskaavion ja voimakuvion muodostamista ja Newtonin 3. lain osaamista testaavia tehtäviä 1. a) Piirrä laskuvarjohyppääjälle ja kelluvalle korkille vuorovaikutuskaaviot, jossa on myös vuorovaikutustyyppi (kosketusvuorovaikutus K tai etävuorovaikutus E) nimettynä. b) Piirrä laskuvarjohyppääjälle ja kelluvalle korkille voimakuviot, joissa on voimat nimettynä. Lähde: Modeling instruction program, 2009, Free particle model, worksheet 1a v2.1 Tilannekuvaus Vuorovaikutuskaavio Voimakuvio Laskuvarjohyppääjä putoaa ilmassa vakionopeudella. Korkki kelluu nesteessä.

2 2. Vaakasuoralla pöydällä on kirja. a) Piirrä kirjan vuorovaikutuskaavio. b) Piirrä kirjaan vaikuttavat voimat voimakuviona. KIRA c) Mitkä ovat kirjaan piirtämiesi voimien (nimeä voimat taulukkoon) Newtonin 3. lain mukaiset vastavoimat. Huom. rivien määrä ei ole välttämättä sama kuin voimien lukumäärä. Voima sen vastavoima 3. Piirrä raskaan kuljetuslaatikon a) vuorovaikutuskaavio ja b) voimakuvio, kun laatikkoa lasketaan teräsvaijerin avulla hitaasti alas vakionopeudella. Nimeä voimat. a) Vuorovaikutuskaavio kuljetuslaatikolle b) Voimakuvio kuljetuslaatikolle

3 4. Anna käyttää hissiä päästäkseen neljännestä kerroksesta pohjakerrokseen. Hän seisoo hissin keskellä suorana eikä kosketa mihinkään muuhun. Hissi on juuri lähtenyt kiihtyen alaspäin. (Bao, 2002) Piirrä Annaan kohdistuvat a) vuorovaikutukset vuorovaikutuskaaviona ja b) voimat voimakuviona. a) Vuorovaikutuskaavio Annalle b) Voimakuvio Annalle c) Mikä vaihtoehdoista kuvaa hissin lattian ja Annan jalkojen välisiä voimia oikein? A. Lattia kohdistaa suuremman voiman jalkoihin kuin jalat lattiaan. B. alat kohdistavat suuremman voiman lattiaan kuin lattia jalkoihin. C. alat kohdistavat lattiaan voiman, mutta lattia ei kohdista voimaa jalkoihin. D. Lattia kohdistaa jalkoihin voiman, mutta jalat eivät kohdista voimaa lattiaan. E. Lattia kohdistaa yhtä suuren voiman jalkoihin kuin jalat lattiaan. F. Mikään vastauksista ei kuvaa tilannetta oikein.

4 5. Kaksi jalkapallon pelaajaa, oni ja Tommi, sattuvat olemaan saman painoisia. Kumpikin juoksee palloa kohti. onin vauhti on kaksi kertaa suurempi kuin Tommin vauhti. Valitettavasti pelaajat törmäävät toisiinsa palloa tavoitellessaan. Mikä vaihtoehdoista on oikein törmäyshetkellä? (Bao, 2002) A. oni kohdistaa suuremman voiman Tommiin kuin Tommi oniin. B. oni kohdistaa Tommiin yhtä suuren voiman kuin Tommi oniin C. Tommi kohdistaa oniin voiman, mutta oni ei kohdista voimaa Tommiin. D. Tommi kohdistaa oniin suuremman voiman kuin oni Tommiin. E. oni kohdistaa Tommiin voiman, mutta Tommi ei kohdista oniin voimaa. F. Mikään vastauksista ei kuvaa tilannetta oikein. 6. ääkiekkoilija lyö paikallaan olevaa jääkiekkoa (a). Kiekko liukuu jäällä tasaisesti hidastuen (b) ja lopulta pysähtyy (c). Alla on esitetty kuvat näistä tilanteista. Piirrä jääkiekolle vuorovaikutuskaaviot ja voimakuviot näissä kolmessa eri tilanteessa. Huomioi voimavektorien suhteelliset pituudet toisiinsa nähden. Ilmanvastusta ei tarvitse huomioida. Nimeä voimat. (McDermott, Schaffer, & P.E.G, U. Wash., 2002) Lyödään paikallaan olevaa jääkiekkoa oikealle, jolloin maila koskettaa kiekkoa. Kiekon nopeus hidastuu hitaasti Lopulta kiekko pysähtyy ja jää paikalleen. Vuorovaikutuskaavio a) Vuorovaikutuskaavio b) Vuorovaikutuskaavio c) Voimakuvio d) Voimakuvio e) Voimakuvio f)

5 7. alkapallopelissä oni () törmää Pekkaan (P), joka on melkein kaksi kertaa painavampi kuin oni. Kummatkin juoksevat samalla vauhdilla törmäyshetkellä. Mikä vaihtoehdoista kuvaa törmäyshetkellä vaikuttavia voimia oikein? Voimavektori alkaa sen vaikutuskohteesta siten, että Fj = Pekan oniin kohdistama voima ja Fp = onin Pekkaan kohdistama voima. (Bao, 2002) A. Fj P Fp B. Fj P Fp C. Fj P Fp D. Fj P E. P Fp F. Mikään vastauksista ei kuvaa tilannetta oikein Lähteet: Bao, L., Hogg, K. & Zollman, D., 2002, Model analysis of the structures of student models: An example with Newton s third law, American ournal of Physics, 70 (7). McDermott, L., C., Schaffer, P., S. & Physics Education Group at the University of Washington, 2002, Tutorials in introductory Physics, Prentice Hall Inc. First Edition.