b) Laskiessani suksilla mäkeä alas ja hypätessäni laiturilta järveen painovoima tekee työtä minulle.

Transkriptio

1 nergia. Työ ja teho OHDI JA TSI -. Opettaja ja opikelija tekevät hyvin paljon aanlaita ekaanita työtä, kuten liikkuinen, kirjojen ja eineiden notainen, liikkeellelähtö ja pyähtyinen. Uuien aioiden oppiinen ja opettainen eivät ole fyikaalita työtä. -. a) Notaeani tavaraa korkealle hyllylle ja kävelleäni portaita ylö teen työtä painovoiaa vataan. b) Lakieani ukilla äkeä ala ja hypäteäni laiturilta järveen painovoia tekee työtä inulle. c) ineiden ja tavaroiden liikuttainen, liikkuinen, eliitöe onet toiinnot,. ydäen toiinta, on uurelta oin ekaanita työtä. -3. Kyeieä tilanteea työn äärä on uuri ja työteho pieni. Se, iki työteho on pieni, voi johtua hyvin oneta aiata. Tiedon ja koulutuken puute on uuri ongela onia kehityaia, koka kaikki aika, jopa lapilla, voi kulua ruuan, veden ja polttoaineen hankintaan. Sähköenergia ja veipuput liäävät aikaa, joka voidaan käyttää koulutukeen. Sekä teolliuuaia että kehityaia hyvinvointiin vaikuttaa oleellieti e, kupaa arvotetaan eneän, vapaa-ajan viettäitä ja joutenoloa vai työntekoa ja yrittäitä. -4. Kaikkien ihiten lihakito ei pyty kehittäään notaieen tarvittavaa voiaa. THTÄVIN RATKAISUJA -5. a) Tehty työ on W = F= 5 N 50 3,8 kj. b) Työtä tehdään itä voiaa vataan, joka kohdituu alutata kelkkaan. Työtä tehdään liikettä vatutavaa kitkavoiaa vataan.

2 -6. a) Työtä tehdään aan vetovoiaa vataan. b) Tehty työ on W = Gh= gh= 5,0 kg 9,8 / 0,95 47 J. -7. Taulukkokirjan uunnokaavan avulla hevovoiat voi uuttaa kilowateiki: 3,5 hv = 3,5 735,5 W,6 kw < 3,0 kw -8. Kaian teho on 57 kg 9,8 3,0 W Gh gh t t t 4 Liian teho on 54 kg 9,8 3,0 Liia gh Liia = = 60 W. t 0 Kaia Kaia = = = = 0 W. -9. a) Työtä kuvaa (, F)-koordinaatitoa fyikaalinen pinta-ala. Kuvaajan ja -akelin välinen pinta-ala kootuu uorakuliota ja koliota. Laketaan pinta-alat yhteen. W = W+ W 5 N (0,0 5,0 ) = 5 N 5, J b) Kappaleeeen vaikuttava voia pyyy vakiona atkalla 0 5,0. Tällöin kappaleen kiihtyvyy on vakio. Kappale on taaieti kiihtyvää liikkeeä. OHDI JA TSI -0. Olii eduki, jo energian tuotannoa ei tarvittaii onia välivaiheita, koka energian uuntainen uodota toieen ei aina ole kovin edullita. nergiaa iirtyy välivaiheia uihin uotoihin ja hyödyki aatu energia pienenee. -. Kivihiilikaivoketa louhitaan hiiltä. Hiili kuljetetaan laivoilla hiilivoialaitokeen. Hiili poltetaan, jolloin vapautuu energiaa, joka itoutuu veteen. Vei läpiää ja lopulta höyrytyy. Kuua, paineinen höyry virtaa turbiinin iivekkeiden kautta ja aiheuttaa generaattorin akelin pyöriien. Generaattorita aadaan ähköenergiaa. Sähköenergia iirretään ähköverkon avulla kuluttajien läitypattereihin, joia ähkövatuket läpenevät ja energiaa iirtyy äteileällä huoneeeen. Tällä tavalla kivihiiletä aadaan ähköenergiaa läitypattereihin. 3

3 Kivihiiltä voidaan käyttää yö kuuan veden kiertoon perutuvia läityjärjeteliä. Silloin kivihiilen polttaiea vapautuva energia itoutuu veteen ja läönvaihtiien kautta energia itoutuu auinrakennuten läitypattereiden veteen. Kivihiiltä voidaan käyttää yö ähköenergian ja läön yhteituotannoa. Silloin kivihiiletä vapautuva läpö, joka on itoutunut kuuaan höyryyn, käytetään ähköenergian tuotantoon ja yö veden läittäieen. Tällä tavalla toiivat voialaitoket ovat hyötyuhteeltaan hyviä. -. Mikään laite ei voi luovuttaa energiaa enepää kuin e vataanottaa; ei ede aaa äärää. Jo laitteen hyötyuhde olii yki, laite tuottaii energiaa yhtä paljon kuin käyttää, joten e voii käyttää luovuttaana energian uudelleen. Tällaita laitetta kututtaiiin ikiliikkujaki. -3. a) Teho on tehty työ aikaykiköä. Tietokoneen tehokkuutta kuvaa lakutoiituten lukuäärä aikaykiköä. b) nergiaa iirtyy uoraan veteen vedeä olevata läityvatuketa. THTÄVIN RATKAISUJA -4. a) Hyötyuhde on tu W η = = 0,39 = 39 %. 54 W b) 00 % 39 % = 6 % -5. a) Morin ähköverkota ottaa teho on tu 850 W = = 930 W. η 0,9 b) Hukkateho on 934 W 850 W = 84 W. -6. evin tuenergia on tu = tut = 0, 075 kw 4 h =,8 kwh. evin hyötyuhde on 3 J, tu,8 kwh η = = = 0, ,0 MJ 0,0 0 J -7. Sydäen hyötyuhde on tu, J η = = 0,8 = 8 % J 4

4 -8. Sydäen toiintaan kuluu energiata J 00 % =, 5 %. 6 4,0 0 J tu tu Hyötyuhde on η = =, jota aadaan tu,4 W = = 4, W. η 0,8 Toinen tapa: J = = 4, W t Hukkatehoki aadaan hukka = tu = 4,07 W,4 W,9 W. Hukkateho kuluu. läöki ja ääneki. -9. Juhanin potentiaalienergia on = gh= 7 kg 9,8 / 7 5 kj. -0. a) Auton liike-energia on 0 = v = 300 kg 70 kj 3,6. b) Laketaan, kuinka onta proenttia liike-energia pienenee. v v 00 % = 00 % v kg 300 kg 3,6 3,6 = 00 % = 36 % kg 3,6 Nopeu pienenee vain vähän, utta liike-energia pienenee 36 %. Nopeuden pienentäinen vaikuttaa erkittäväti turvalliuuteen töräytilanteea, jo auto törää eierkiki kiinteään eteeeen, kuten kallioeinään. Nopeuden pienentäinen vähentää erkittäväti jalankulkijoiden vaautuiia ja uita onnettouukia, koka jarrutuatkat lyhenevät ja kuljettajat ehtivät parein reagoida yllättäviin tilanteiiin. -. a) Laketaan, kuinka onta proenttia teho 93 kw on uurepi kuin teho 0 kw. 93 kw 0 kw 00 % 830 % 0 kw 5

5 b) Laketaan, kuinka onta proenttia kavanut liike-energia on uurepi kuin liike-energia alua. v v v v 00 % 00 % = = 00 % v v v v = 00 % = 00 % = 300 % v 6 Liike-energia uurenee 300 %. -. Maapallon liike-energia on = v = 5,974 0 kg 9,78 0, 6 0 J. -3. a) otentiaalienergia on = gh= 0,60 kg 9,8 5,0 7,8 J. b) 0 J c) Liike-energia on 7,848 J v =. 7,848 J 7,848 J v = = 9,9 / 0,60 kg d) 9,9 / -4. a) otentiaalienergia voi olla negatiivinen. Jo tarkatellaan kappaleen potentiaalienergiaa gravitaatiokentää ja kappale ijaitee valitun nollataon alapuolella, kappaleen potentiaalienergia on negatiivinen. otentiaalienergia on nolla valitulla nollataolla. Jo pulpetin pinnan tao valitaan potentiaalienergian nollataoki, lattialla olevan koululaukun potentiaalienergia on negatiivinen. b) Kappaleen liike-energia ei voi olla negatiivinen, koka aa on aina poitiivinen ja aoin nopeuden neliö v. Liike-energia on nolla, jo kappaleen nopeu on nolla. Sadan etrin juokukilpailua juokijalla on liike-energiaa. Kun juokija on pyähtynyt, hänen nopeutena on nolla. Silloin hänen liikeenergiana on nolla. TSTAA, OSAATKO. ab. c 3. b 4. b 5. b 6. c 7. ac 8. c 9. c 0. c 6