On määritettävä puupalikan ja lattian välinen liukukitkakerroin. Sekuntikello, metrimitta ja puupalikka (tai jääkiekko).



Samankaltaiset tiedostot
Tehtävänä on määrittää fysikaalisen heilurin hitausmomentti heilahdusajan avulla.

Kitka ja Newtonin lakien sovellukset

FYSIIKKA. Mekaniikan perusteita pintakäsittelijöille. Copyright Isto Jokinen; Käyttöoikeus opetuksessa tekijän luvalla. - Laskutehtävien ratkaiseminen

Fysiikan perusteet. Voimat ja kiihtyvyys. Antti Haarto

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2012 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

Liike ja voima. Kappaleiden välisiä vuorovaikutuksia ja niistä aiheutuvia liikeilmiöitä

Työssä määritetään luokkahuoneen huoneilman vesihöyryn osapaine, osatiheys, huoneessa olevan vesihöyryn massa, absoluuttinen kosteus ja kastepiste.

on radan suuntaiseen komponentti eli tangenttikomponentti ja on radan kaarevuuskeskipisteeseen osoittavaan komponentti. (ks. kuva 1).

Perusopintojen Laboratoriotöiden Työselostus 1

HARJOITUS 4 1. (E 5.29):

Työssä määritetään luokkahuoneen huoneilman vesihöyryn osapaine, osatiheys, huoneessa olevan vesihöyryn massa, absoluuttinen kosteus ja kastepiste.

Luku 7 Työ ja energia. Muuttuvan voiman tekemä työ Liike-energia

Luvun 10 laskuesimerkit

4) Törmäysten lisäksi rakenneosasilla ei ole mitään muuta keskinäistä tai ympäristöön suuntautuvaa vuorovoikutusta.

Fysiikan perusteet. Työ, energia ja energian säilyminen. Antti Haarto

Luvun 5 laskuesimerkit

on hidastuvaa. Hidastuvuus eli negatiivinen kiihtyvyys saadaan laskevan suoran kulmakertoimesta, joka on siis

Torsioheiluri IIT13S1. Selostuksen laatija: Eerik Kuoppala. Ryhmä B3: Eerik Kuoppala G9024 Petteri Viitanen G8473

Huomaa, että 0 kitkakerroin 1. Aika harvoin kitka on tasan 0. Koska kitkakerroin 1, niin

Pietarsaaren lukio Vesa Maanselkä

Luvun 5 laskuesimerkit

TKK, TTY, LTY, OY, ÅA, TY ja VY insinööriosastojen valintakuulustelujen fysiikan koe , malliratkaisut.

Mekaaninen energia. Energian säilymislaki Työ, teho, hyötysuhde Mekaaninen energia Sisäenergia Lämpö = siirtyvää energiaa. Suppea energian määritelmä:

Työ 5: Putoamiskiihtyvyys

Vino heittoliike ja pyörimisliike (fysiikka 5, pyöriminen ja gravitaatio) Iina Pulkkinen Iida Keränen Anna Saarela

v = 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

Vedetään kiekkoa erisuuruisilla voimilla! havaitaan kiekon saaman kiihtyvyyden olevan suoraan verrannollinen käytetyn voiman suuruuteen

Kuva 1. Ohmin lain kytkentäkaavio. DC; 0 6 V.

AUTON LIIKETEHTÄVIÄ: KESKIKIIHTYVYYS ak JA HETKELLINEN KIIHTYVYYS a(t) (tangenttitulkinta) sekä matka fysikaalisena pinta-alana (t,

Kemometriasta. Matti Hotokka Fysikaalisen kemian laitos Åbo Akademi

Fysiikan valintakoe , vastaukset tehtäviin 1-2

Harjoitustyö Hidastuva liike Biljardisimulaatio

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Luvun 10 laskuesimerkit

5-2. a) Valitaan suunta alas positiiviseksi. 55 N / 6,5 N 8,7 m/s = =

KALTEVA TASO. 1. Työn tavoitteet. 2. Teoria

ja J r ovat vektoreita ja että niiden tulee olla otettu saman pyörimisakselin suhteen. Massapisteen hitausmomentti on

Virhearviointi. Fysiikassa on tärkeää tietää tulosten tarkkuus.

FYSIIKKA (FY91): 9. KURSSI: Kertauskurssi KOE VASTAA KUUTEEN (6) TEHTÄVÄÄN!!

Muunnokset ja mittayksiköt

FYSIIKAN HARJOITUSTEHTÄVIÄ

g-kentät ja voimat Haarto & Karhunen

TASAVIRTAPIIRI - VASTAUSLOMAKE

Näytesivut. Merkonomin ja datanomin fysiikka, kemia ja ympäristötieto, opettajan aineisto. Jarkko Haapaniemi, Sirkka Parviainen, Pirjo Wiksten

Piirrä kirjaan vaikuttavat voimat oikeissa suhteissa toisiinsa nähden. Kaikki kappaleet ovat paikallaan

VUOROVAIKUTUS JA VOIMA

KERTAUSTEHTÄVIÄ KURSSIIN A-01 Mekaniikka, osa 1

a) Kun skootterilla kiihdytetään ylämäessä, kitka on merkityksettömän pieni.

VUOROVAIKUTUKSESTA VOIMAAN JA EDELLEEN LIIKKEESEEN. Fysiikan ja kemian pedagogiikan perusteet (mat/fys/kem suunt.), luento 1 Kari Sormunen

OPTIIKAN TYÖ. Fysiikka 1-2:n/Fysiikan peruskurssien harjoitustyöt (mukautettu lukion oppimäärään) Nimi: Päivämäärä: Assistentti:

Jakso 3: Dynamiikan perusteet Näiden tehtävien viimeinen palautus- tai näyttöpäivä on keskiviikko

NEWTONIN LAIT MEKANIIKAN I PERUSLAKI MEKANIIKAN II PERUSLAKI MEKANIIKAN III PERUSLAKI

Massakeskipiste Kosketusvoimat

Mustan kappaleen säteily

Fysiikan lisäkurssin tehtävät (kurssiin I liittyvät, syksy 2013, Kaukonen)

LUKION FYSIIKKAKILPAILU PERUSSARJA

Kpl 2: Vuorovaikutus ja voima

Sorptiorottorin ja ei-kosteutta siirtävän kondensoivan roottorin vertailu ilmanvaihdon jäähdytyksessä

Opetusmateriaali. Tutkimustehtävien tekeminen

AVOIMEN SARJAN VASTAUKSET JA PISTEITYS

VUOROVAIKUTUKSESTA VOIMAAN JA EDELLEEN LIIKKEESEEN. Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka, luento Kari Sormunen

Lataa ilmaiseksi mafyvalmennus.fi/mafynetti. Valmistaudu pitkän- tai lyhyen matematiikan kirjoituksiin ilmaiseksi Mafynetti-ohjelmalla!

LIITE 1 VIRHEEN ARVIOINNISTA

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Työ 31A VAIHTOVIRTAPIIRI. Pari 1. Jonas Alam Antti Tenhiälä

Fysiikan perusteet. Liikkeet. Antti Haarto

2.5 Liikeyhtälö F 3 F 1 F 2

TEHTÄVIEN RATKAISUT. b) 105-kiloisella puolustajalla on yhtä suuri liikemäärä, jos nopeus on kgm 712 p m 105 kg

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka

PERMITTIIVISYYS. 1 Johdanto. 1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla . (1) , (2) (3) . (4) Permittiivisyys

Fysiikan laboratoriotyöt 1, työ nro: 2, Harmoninen värähtelijä

PERUSMITTAUKSIA. 1 Työn tavoitteet

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2013 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

Fysiikka 1. Dynamiikka. Voima tunnus = Liike ja sen muutosten selittäminen Physics. [F] = 1N (newton)

Differentiaalilaskennan tehtäviä

1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla

4757 4h. MAGNEETTIKENTÄT

-Motorracing Electronics. MAP KÄYTTÖOHJE Tuotenumero 1004, 1005 ja MAP Käyttöohje v1.0 11/2011 1/7

Tehtävänä on tutkia gammasäteilyn vaimenemista ilmassa ja esittää graafisesti siihen liittyvä lainalaisuus (etäisyyslaki).

Sovelletun fysiikan pääsykoe

Fysiikka 1 Luku 2. Työn tarkoitus Työssä tutustutaan mittaamiseen, mittaustarkkuuteen ja mittausvirheen laskemiseen.

Differentiaali- ja integraalilaskenta

Laskuharjoitus 1 Ratkaisut

Monissa fysiikan probleemissa vaikuttavien voimien yksityiskohtia ei tunneta

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2011 Insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

AquaPro IP 54. Laser 635 nm. auto man man DE 02 GB 09 NL 16 DK 23 FR 30 ES 37 IT 44 PL 51 FI 58 PT 65 SE 72 NO 79 TR 86 RU 93 UA 100 CZ 107 EE 114

HARMONISEN VÄRÄHTELIJÄN JAKSONAIKA JA HEILURIEN HEILAHDUSAJAT - johtaminen 1) VAIMENEMATON HARMONINEN VÄRÄHDYSLIIKE

FYSP101/K1 KINEMATIIKAN KUVAAJAT

5. Numeerisesta derivoinnista

PERUSMITTAUKSIA. 1. Työn tavoitteet. 1.1 Mittausten tarkoitus

Havainnoi mielikuviasi ja selitä, Panosta ajatteluun, selvitä liikkeen salat!

LINEAARIKÄYTÖT. AT ja ATL hammashihnojen valmistusohjelma: AT AT3 AT5 AT10 AT20 ATL ATL5 ATL10 ATL20. Lineaarikäytöt AT ja ATL hammashihnoilla:

761121P-01 FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 1. Oulun yliopisto Fysiikan tutkinto-ohjelma Kevät 2016

Aineopintojen laboratoriotyöt I. Ominaiskäyrät

Harjoitellaan voimakuvion piirtämistä

Ilman suhteellinen kosteus saadaan, kun ilmassa olevan vesihöyryn osapaine jaetaan samaa lämpötilaa vastaavalla kylläisen vesihöyryn paineella:

TEHTÄVIEN RATKAISUT N = 1,40 N -- 0,84 N = 0,56 N. F 1 = p 1 A = ρgh 1 A. F 2 = p 2 A = ρgh 2 A

Transkriptio:

TYÖ 5b LIUKUKITKAKERTOIMEN MÄÄRITTÄMINEN Tehtävä Välineet Taustatietoja On määritettävä puupalikan ja lattian välinen liukukitkakerroin Sekuntikello, metrimitta ja puupalikka (tai jääkiekko) Kitkavoima on kappaleiden välinen kosketusvoima, joka pyrkii estämään kappaleiden liukumista tai vierimistä toisiinsa nähden Kitkavoiman määrittelylaki on F µ = µn, missä F µ on kitka(voima), N on normaalivoima eli pinnan (kappaleeseen kohdistama) tukivoima ja µ on kitkakerroin, joka on toisiaan koskettaville ainepareille ominainen vakio ja yleensä pienempi kuin 1 (Fysiikka s 103-115 (86-98)) Vrt MAOL s 85 (8) Ks kuva 1 Kuva 1 Kappale vaakasuoralla pinnalla Tässä työssä määritetään puupalikan ja lattian välinen liukukitkakerroin µ Kappale laitetaan liukumaan lattialla ja mitataan liukumisaika t (lähtöhetkestä pysähtymiseen) ja liukumismatka s Palikka on liukuessaan tasaisesti hidastuvassa liikkeessä Palikan nopeus 0 + v v voidaan laske keskinopeuden avulla; s = v k t = = t, jossa t on aika, jonka palikka on liikkeessä ja v on palikan nopeus ajan mittauksen alkuhetkellä Nopeus ajan mittauksen alkuhetkellä on s v = Palikan liikettä hidastavan voiman tekemä työ on yhtä suuri t kuin palikan liike-energian muutos: F s = 1 mv µ Kitkavoima riippuu vaakasuoralla alustalla normaalivoimasta F µ = µn = µmg, jossa µ on alustan ja palikan välinen liukukitkakerroin Tällöin µ mgs = 1 mv, josta saadaan liukukitkakertoimelle µ lauseke 0,5v µ = (1) gs Toinen tapa johtaa liukukitkakertoimelle µ lauseke on seuraava: Jarrutusmatkan s ja liukumisajan t avulla saadaan palikan hidastuvuus; 1 s s = at, josta palikan hidastuvuudelle saadaan yhtälö a = t Kitkavoima jarruttaa palikan liukumista, joten F µ = ma, josta seuraa, että µ mg = ma Tästä saadaan liukukitkakertoimelle µ lauseke a s µ = Sijoittamalla hidastuvuuden lauseke a = johdettuun g t liukukitkakertoimen µ yhtälöön saadaan lopuksi s µ = () gt

Suoritusohjeita Heitä puupalikka liukumaan lattialla ja mittaa liukumisaika t lähtöhetkestä pysähtymiseen Mittaa myös palikan liukuma matka s Kirjoita matkan s ja ajan t mittaustulokset taulukkoon 1 Tee ainakin viisi mittausta ja laske liukukitkakerroin edellä johdetusta jommastakummasta lausekkeesta (1) tai () Laske liukukitkakertoimen µ keskiarvo µ sekä liukukitkakertoimen vaihteluvälin puolikas µ max µ µ = min Ilmoita tulos virherajoineen Tuloksena annetaan liukukitkakertoimien keskiarvo ja absoluuttisena virheenä liukukitkakertoimen vaihteluvälin puolikas; µ = µ ± µ MITTAUSPÖYTÄKIRJA: TYÖ 05b LIUKUKITKAKERTOIMEN MÄÄRITTÄMINEN lausekkeesta (1) tai () s/m t/s v / m/s µ Keskiarvo: Määritetään absoluuttinen virhe µ vaihteluvälin puolikkaana; µ = µ max µ min µ = Tuloksena käytetään liukukitkakertoimen keskiarvoa µ ja absoluuttisena virheenä µ vaihteluvälin puolikasta TULOS: PUUPALIKAN JA ALUSTAN VÄLINEN LIUKUKITKAKERROIN ON µ = ±

TEHTÄVIÄ: 1) Pohdi, mitä virhelähteitä liukukitkakertoimen määritykseen liittyy ) Miten mittaustarkkuutta voitaisiin parantaa? 3) Miten pinnan tukivoimaa (N) voidaan muuttaa? 4) Miten liukukitkakerroin µ riippuu kappaleen painosta G ja tukivoiman N suuruudesta? 5) Mistä tekijöistä liukukitkakerroin µ riippuu? 6) Mitkä tekijät vaikuttavat kitkavoiman suuruuteen?

VASTAUKSET: MITTAUSPÖYTÄKIRJA: TYÖ 05b LIUKUKITKAKERTOIMEN MÄÄRITTÄMINEN lausekkeesta (1) tai () A) KOULUN LATTIA (luokka 11, varastotila); puupalikka, sekuntikello, mittanauha s/m t/s v / m/s 0,5v = gs s gt µ µ = 1,19 0,97 4,51546 0,475 0,475 1,95 0,97 4,006 0,43 0,43 3,61 0,99 5,773 0,543 0,543 4,67 1,0 5,359 0,53 0,53 5,9 1,01 5,7818 0,584 0,584 6 1,95 0,91 4,8571 0,480 0,480 7 1,81 1,09 3,3110 0,311 0,311 8 1,87 1,08 3,4696 0,37 0,37 9 1,96 0,99 3,95960 0,408 0,408 10 1,81 0,91 3,9780 0,446 0,446 Keskiarvo: 0,45 0,45 µ Määritetään absoluuttinen virhe µ vaihteluvälin puolikkaana; max µ µ = min 0,584 0,311 µ = = 0,1365 0,14 Tuloksena käytetään liukukitkakertoimen keskiarvoa µ ja absoluuttisena virheenä µ vaihteluvälin puolikasta TULOS: PUUPALIKAN JA ALUSTAN VÄLINEN LIUKUKITKAKERROIN ON µ = 0,45 ± 0,14 ( µ = 0,5 ± 0, )

B) KOTI, ETEISEN LATTIA, puupalikka (kynien alusta), sekuntikello (rannekellon ajanotto), mittanauha s/m t/s v / m/s 0,5v = gs s gt µ µ = 1 1,1 0,60 4,03333 0,685 0,685 1,90 1,00 3,80000 0,387 0,387 3 1,81 0,85 4,588 0,511 0,511 4 1,66 0,64 5,18750 0,86 0,86 5 1,13 0,61 3,7049 0,619 0,619 Keskiarvo: 0,606 0,606 µ Määritetään absoluuttinen virhe µ vaihteluvälin puolikkaana; max µ µ = min 0,86 0,387 µ = = 0,195 0,3 Tuloksena käytetään liukukitkakertoimen keskiarvoa µ ja absoluuttisena virheenä µ vaihteluvälin puolikasta TULOS: PUUPALIKAN JA ALUSTAN VÄLINEN LIUKUKITKAKERROIN ON µ = 0,6 ± 0,3

TEHTÄVIÄ: 1) Pohdi, mitä virhelähteitä liukukitkakertoimen määritykseen liittyy - ajanmittauksen epätarkkuus; ajanmittauksen käynnistämisen ja kappaleen pysähtymisen samanaikainen seuraaminen ) Miten mittaustarkkuutta voitaisiin parantaa? - tarkempi ajanmääritys, esim valoporteilla, kaksi mittaajaa 3) Miten pinnan tukivoimaa (N) voidaan muuttaa? - lisäämällä kappaleen massaa m (N = G = mg vaakasuoralla pinnalla) 4) Miten liukukitkakerroin µ riippuu kappaleen painosta G ja tukivoiman N suuruudesta? - kaavat (1) ja () ovat riippumattomat massasta m, sillä se supistui pois kitkakertoimen µ lauseketta johdettaessa Koska G = mg, niin µ ei riipu myöskään painosta G Lisäksi vielä pinnan tukivoima N = G, joten kitkakerroin ei riipu myöskään tukivoimasta N Voidaan kokeilla työtä erimassaisilla kappaleilla m, ja saadaan aina (mittaustarkkuuden rajoissa) yhtä suuri kitkakertoimen µ arvo Kokeile! ********** F F F - liukukitkakerroin µ = µ = =, kuin kappaletta, jonka massa on m, vedetään N G mg vakiovoimalla F vakionopeudella (tasainen liike) Jos piirretään kitkavoima F µ pinnan tukivoiman N funktiona F µ = F µ (N), saadaan suora, jonka kulmakerroin on liikekitkakerroin µ; F µ = µn Vaakasuoralla pinnalla N = G = mg, joten kappaleen painon G muuttuessa myös vetävä voima F = F µ muuttuu samassa suhteessa Näin ollen kappaleen painolla G ja pinnan tukivoimalla N ei ole vaikutusta liukukitkakertoimen suuruuteen (ks F, s105-108, 115 (88-90, 97-98)) Lepokitkakertoimen ja liikekitkakertoimen arvoja erilaisille ainepareille on taulukossa (MAOL s 85(8)) 5) Mistä tekijöistä liukukitkakerroin µ riippuu? - liukukitkakerroin µ riippuu toisiaan koskettavien pintojen laadusta, lämpötilasta ja kosteudesta - kitkaa voidaan pienentää siloittamalla ja voitelemalla pintoja tai muuttamalla liukuminen vierimiseksi (vierimiskitka on pienempi kuin liukumiskitka kuulalaakerit!) 6) Mitkä tekijät vaikuttavat kitkavoiman suuruuteen? - samat tekijät kuin kitkakertoimenkin suuruuteen (vrt edell teht 5)) eli pintojen laatu, lämpötila ja kosteus sekä pintojen siloitus ja voitelu