Mekaniikka Dynamiikka Kinematiikka newton joule



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

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

Luvun 10 laskuesimerkit

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

Lämpöoppia. Haarto & Karhunen.

Konventionaalisessa lämpövoimaprosessissa muunnetaan polttoaineeseen sitoutunut kemiallinen energia lämpö/sähköenergiaksi höyryprosessin avulla

- Kahden suoran johtimen välinen magneettinen vuorovaikutus I 1 I 2 I 1 I 2. F= l (Ampèren laki, MAOL s. 124(119) Ampeerin määritelmä (MAOL s.

FY6 - Soveltavat tehtävät

SÄHKÖSTATIIKKA JA MAGNETISMI. NTIETS12 Tasasähköpiirit Jussi Hurri syksy 2013

Oikeat vastaukset: Tehtävän tarkkuus on kolme numeroa. Sulamiseen tarvittavat lämmöt sekä teräksen suurin mahdollinen luovutettu lämpö:

Sähköstatiikan laskuissa useat kaavat yksinkertaistuvat hieman, jos vakio C kirjoitetaan muotoon

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

KOE 3, A-OSIO Agroteknologia Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma

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

Mittaustuloksen esittäminen Virhetarkastelua. Mittalaitetekniikka NYMTES 13 Jussi Hurri syksy 2014

vetyteknologia Polttokennon tyhjäkäyntijännite 1 DEE Risto Mikkonen

Physica 6 Opettajan OPAS (1/18)

LUONNONVAKIOITA (31) J T 1 Landén g-tekijä g e = 2µ e /µ B (20) Ydinmagnetoni

14.1. Lämpötilan mittaaminen

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

a) Piirrä hahmotelma varjostimelle muodostuvan diffraktiokuvion maksimeista 1, 2 ja 3.

Puhtaan kaasun fysikaalista tilaa määrittävät seuraavat 4 ominaisuutta, jotka tilanyhtälö sitoo toisiinsa: Paine p

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

Luento 2. SMG-2100 Sähkötekniikka Risto Mikkonen

Mustan kappaleen säteily

Määritetään vääntökuormitetun sauvan kiertymä kimmoisella kuormitusalueella Tutkitaan staattisesti määräämättömiä vääntösauvoja

Sähköstatiikka ja magnetismi Kondensaattorit ja kapasitanssi

Luku 13. Kertausta Hydrostaattinen paine Noste

2 Eristeet. 2.1 Polarisoituma

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

Luku 13. Kertausta Hydrostaattinen paine Noste

Luku 5. Johteet. 5.1 Johteiden vaikutus sähkökenttään E = 0 E = 0 E = 0

Kertaus 3 Putkisto ja häviöt, pyörivät koneet. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

Esim: Mikä on tarvittava sylinterin halkaisija, jolla voidaan kannattaa 10 KN kuorma (F), kun käytettävissä on 100 bar paine (p).

Kuvan 4 katkoviivalla merkityn alueen sisällä

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

Sorptiorottorin ja ei-kosteutta siirtävän kondensoivan roottorin vertailu ilmanvaihdon jäähdytyksessä

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KIERTOHEILURI JA HITAUSMOMENTTI

3. Bernoullin yhtälön käyttö. KJR-C2003 Virtausmekaniikan perusteet

T F = T C ( 24,6) F = 12,28 F 12,3 F T K = (273,15 24,6) K = 248,55 K T F = 87,8 F T K = 4,15 K T F = 452,2 F. P = α T α = P T = P 3 T 3

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

Kuva 1. Virtauksen nopeus muuttuu poikkileikkauksen muuttuessa

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Termodynamiikan suureita ja vähän muutakin mikko rahikka

MAOL-Pisteityssuositus Fysiikka syksy 2013

Vastaa kaikkiin kysymyksiin. Oheisista kaavoista ja lukuarvoista saattaa olla apua laskutehtäviin vastatessa.

Muunnokset ja mittayksiköt

Muista, että ongelma kuin ongelma ratkeaa yleensä vastaamalla seuraaviin kolmeen kysymykseen: Mitä osaan itse? Mitä voin lukea? Keneltä voin kysyä?

FYSIIKAN VALINTAKOKEET HELSINGIN YLIOPISTOSSA SYKSYLLÄ 1972

RATKAISUT: 10. Lämpötila ja paine

Miehitysluvuille voidaan kirjoittaa Maxwell Boltzmann jakauman mukaan. saamme miehityslukujen summan muodossa

DYNAMIIKKA II, LUENTO 5 (SYKSY 2015) Arttu Polojärvi

KAASUJEN YLEISET TILANYHTÄLÖT ELI IDEAALIKAASUJEN TILANYHTÄLÖT (Kaasulait) [pätevät ns. ideaalikaasuille]

Matemaattisesta mallintamisesta

METROLOGIA osa I Kari Riski, Mittatekniikan keskus, MIKES kari.riski@mikes.fi

521124S Anturit ja mittausmenetelmät (5 op/3 ov) Koe

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Häiriöt kaukokentässä

RATKAISUT: Kertaustehtäviä

a) Oletetaan, että happi on ideaalikaasu. Säiliön seinämiin osuvien hiukkasten lukumäärä saadaan molekyylivuon lausekkeesta = kaava (1p) dta n =

Passiiviset piirikomponentit. 1 DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Magneettinen energia

Fy06 Koe ratkaisut Kuopion Lyseon lukio (KK) 5/13

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet

Sähkötekiikka muistiinpanot

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Luento 10: Työ, energia ja teho. Johdanto Työ ja kineettinen energia Teho

Matemaattista fysiikkaa lukiolaiselle 2

Sovellutuksia Pinta-alan ja tilavuuden laskeminen Keskiö ja hitausmomentti

a P en.pdf KOKEET;

Sähköstaattinen energia

Vastksen ja diodin virta-jännite-ominaiskäyrät sekä valodiodi

1. Yksiulotteisen harmonisen oskillaattorin energiatilat saadaan lausekkeesta

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

VAASAN YLIOPISTO TEKNILLINEN TIEDEKUNTA SÄHKÖTEKNIIKKA. Maarit Vesapuisto SATE.2010 DYNAAMINEN KENTTÄTEORIA. Opetusmoniste: Antennit

l s, c p T = l v = l l s c p. Z L + Z 0

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

Lääketiede Valintakoeanalyysi 2015 Fysiikka. FM Pirjo Haikonen

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

SÄHKÖTEKNIIKKA. NTUTAS13 Tasasähköpiirit Jussi Hurri kevät 2015

PIIRIANALYYSI. Harjoitustyö nro 7. Kipinänsammutuspiirien mitoitus. Mika Lemström

Lämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi.

Moottorisahan ketjun kytkentä

Vyöteoria. Orbitaalivyöt

vetyteknologia Polttokennon termodynamiikkaa 1 DEE Risto Mikkonen

Luku 9: Atomien rakenne ja spektrit. v=bmivwz-7gmu v=dvrzdcnsiyw

Mittayksikköjärjestelmän fysikaaliset perusteet, osa II b, sähkösuureet. 1. Jännite ja Josephson-ilmiö 4. Sähkösuureiden yksiköt SI-järjestelmässä

PHYS-A3121 Termodynamiikka (ENG1) (5 op)

Luento 1 / SMG-1100 Piirianalyysi I Risto Mikkonen

1 Sähkötekniikan peruskäsitteet

Elektroniikan perusteet, Radioamatööritutkintokoulutus

Nopeus, kiihtyvyys ja liikemäärä Vektorit

1.1 Tyhjiön permittiivisyyden mittaaminen tasokondensaattorilla

P = kv. (a) Kaasun lämpötila saadaan ideaalikaasun tilanyhtälön avulla, PV = nrt

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

Fy06 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) 1/7

Transkriptio:

Mekaniikka Kinematiikka Keskivauhti v k ' s t Keskikiihtyvyys Dynamiikka F 6 ' ma 6 [F] = kgm/s 2 = N newton Kitka F µ ' µn a k ' v t ' v & v 0 t Köysikitka: F 1 F 2 ' e µθ v k ' v % v 0 2 v ' v 0 % at Työ [W] = Nm = J joule W ' F x @ s s ' v 0 t % 1 2 at 2 Nostotyö W ' mgh v 2 ' v 2 0 % 2as Jousivoima (harmoninen voima) F '&kx 2-ulotteinen liike: v x ' v 0x % a x t v y ' v 0y % a y t Potentiaalienergia eli asemaenergia E p ' mgh Kineettinen energia eli liike-energia *v 6 * ' v 2 x % v 2 y E k ' 1 2 mv 2 x ' v 0x t % 1 2 a x t 2 y ' v 0y t % 1 2 a y t 2 Yleinen 3-ulotteinen liike: 6 r (t) ' x(t) Pi % y(t)pj % z(t)pk v 6 (t) ' dr6 (t) dt r r vt () at () = d dt Jousen potentiaalienergia E p ' 1 2 kx 2 E ' W 1

Keskimääräinen teho ω ' ω 0 % αt P k ' W t n ' ω 0 t % 1 2 αt 2 [P k ] = J/s = W watti Hetkellinen teho P ' Fv ω k ' ω 0 % ω 2 Hyötysuhde η ' P anto P otto ' E anto E otto Kierrosaika T ja pyörimisnopeus eli kierrostaajuus n: T ' 1 n n ' ω 2π 6 6 Voiman impulssi I ' F t Liikemäärä p 6 ' mv 6 6 6 6 I ' mv & mv0 Liikemäärän säilyminen: 6 6 6 6 m 1 v 1 % m2 v 2 ' m1 u 1 % m2 u 2 Pyörimisliike Kulmanopeus ω ' n t [ω] = 1/s = rad/s [n] = kierrosta/s (tai r/min RPM) Kiihtyvyydet (Vääntö)momentti a t ' rα a n ' v 2 a ' a 2 t r % a 2 n F n ' m v 2 M ' F@r r Kulmakiihtyvyys: [α] = 1/s 2 Ratanopeus α ' ω t v ' rω Pyörimisliikkeen liikeyhtälö M ' Jα Steinerin sääntö J A ' J pp % mr 2 2

Pyörimisenergia ΣM ' 0 E r ' 1 2 Jω2 Mikäli kappale vierii liukumatta v ' rω a ' rα Työ W ' Mn Painopiste x pp ' m 1 x 1 % m 2 x 2 % m 3 x 3 % m 1 % m 2 % m 3 % ' A 1 x 1 % A 2 x 2 % A 3 x 3 % A 1 % A 2 % A 3 % y pp ' m 1 y 1 % m 2 y 2 % m 3 y 3 % m 1 % m 2 % m 3 % ' A 1 y 1 % A 2 y 2 % A 3 y 3 % A 1 % A 2 % A 3 % Teho P ' Mω Newtonin gravitaatiolaki Liikemäärämomentti eli pyörimismäärä L ' Jω F ' G m 1 m 2 r 2 jossa G on gravitaatiovakio ( = 667 10-11 Nm 2 /kg 2 ) Momentin impulssi M t ' L & L 0 M g ' G (R % h) 2 E ' 1 2 mv 2 & G mm r Pyörimismäärän säilyminen Jω ' J 0 ω 0 Tasapainoehdot Statiikka Σ PF ' 0 ΣF x ' 0 ΣF y ' 0 3

Paine Nesteet p ' F A p/(ρg) on painekorkeus v 2 /(2g) nopeuskorkeus ja h asemakorkeus Venturin putki: virtausnopeus 1 bar = 10 5 Pa Hydrostaattinen paine p h ' ρgh Noste N ' ρvg 2 @ g @ h v 2 ' A 1 A 2 2 & A 2 1 Pitot'n putki: virtausnopeus 2 @ ρ v 1 ' n @ g @ h ρ Tilavuusvirta [q V ] = m 3 /s Jatkuvuusyhtälö q V ' V t ' Av A 1 v 1 ' A 2 v 2 Bernoullin yhtälö ideaalinen tapaus: p % 1 2 ρv 2 % ρgh ' vakio ' kokonaispaine jossa ρ n on Pitot n putkessa olevan nesteen tiheys h on nestepintojen korkeusero putkessa ja ρ virtaavan fluidin tiheys Newtonin viskositeettilaki τ ' η v y τ = F/A leikkausjännitys η (dynaaminen) viskositeetti [η ] = Pa s Kinemaattinen viskositeetti ν = η/ρ [ν ] = m 2 /s Nopeusjakauma Poiseuillen virtauksessa v(r) ' v max 1 & r 2 R p 1 % 1 2 ρv 2 1 % ρgh 1 jossa v max ' 1 p 4 η z R 2 ' p 2 % 1 2 ρv 2 2 % ρgh 2 Hydraulinen korkeus: H ' p ρg % v 2 2g % h Tilavuusvirta q V Poiseuillen virtauksessa q V ' H @ πr 2 p @ z jossa hydraulinen johtavuus: 4

H ' R 2 Virtauksen keskinopeus 8η v k ' v max 2 Bernoullin yhtälö Poiseuillen virtauksessa jossa L on putken pituus ja D on putken halkaisija Turbulentissa virtauksessa paikalliset painehäviöt p ξ ' ξ 1 2 ρv 2 jossa ξ on paikallisvastuskerroin p 1 % ρv 2 1 % ρgh 1 ' p 2 % ρv 2 2 % ρgh 2 % p h Stokesin laki F µ '&6πµrv Reynoldsin luku Re ' ρvd η ' vd ν F ' C @ A @ jossa C on virtausvastus 1 2 ρv 2 jossa ρ on fluidin tiheys v keskimääräinen nopeus ν kinemaattinen viskositeetti ja D sopiva pituus Bernoullin yhtälö p 1 % C ρv 2 1 2 % ρgh 1 % p P ' p 2 % C ρv 2 2 2 % ρgh 2 % p h jossa p P on pumpun aiheuttama painelisäys ja p h kitkasta aiheutuva painehäviö Turbulentille virtaukselle korjauskerroin C 1 laminaarille virtaukselle C = 2 Pumpun kehittämä teho P P ' p P @ q V Viskositeetin mittaus Ostwaldin viskosimetri: Pudotusviskosimetri ν ' t ν 0 t 0 η ' 2 9 @ (ρ k & ρ)r 2 k g v r η ' τ v/ y Fanningin yhtälö p h ' 8f @ L D @ 1 2 ρv 2 5

KIINTEÄN AINEEN MEKAANISIA OMINAISUUKSIA Puristuvuuskerroin K K ' p y V/V Normaalijännitys σ ' F A Isotrooppiselle aineelle µ P ' E 2G & 1 Hooken laki Kelvinin mallissa venymä ε(t) ajan funktiona ε ' 1 E σ ε(t) ' σ E (1& e&t/τ ) jossa ε on suhteellinen venymä ja E kimmokerroin [E] = Pa Sallittu jännitys σ sal ' σ m k jossa σ m on myötöraja tai murtolujuus ja k varmuuskerroin Leikkausjännitys jossa retardaatioaika τ = η /E Maxwellin mallissa jännitys ajan funktiona σ(t) ' εee &t/τ jossa relaksaatioaika τ =η /E LÄMPÖOPPI Lämpötila-asteikot τ ' F A T/K ' t/ec % 27315 Hooken laki leikkausjännitykselle γ ' 1 G τ jossa γ =( s/l) on liukukulma ja G liukukerroin Poissonin suhde µ P ' D/D l/l Lämpölaajeneminen l ' α @ l 0 @ T jossa α pituuden lämpölaajenemiskerroin [ α] = 1/K Pinta-alan ja tilavuuden lämpölaajenemiskertoimet: β = 2α ja γ = 3α 6

Aineen lämpöopilliset ominaisuudet Rakenteen lämmönläpäisykerroin eli U-arvo ([U] = W/(Km 2 )) Q ' cm T U ' 1 R jossa c ominaislämpökapasiteetti [c] = J/(kgK) Vedelle 418 kj/(kgk) Ominaissulamislämpö l s Q ' m @ l s Ulkoseinän sisäpuolinen lämmönvastus 013 Km 2 /W ja ulkopuolinen 004 Km 2 /W Φ ' UA(T 1 & T 2 ) Ominaishöyrystymislämpö l h Q ' m @ l h Φ ' 2πLλ T s & T u ln(r u /r s ) (sylinterille) Vedelle l s = 333 kj/kg sulamispisteessä ja l h = 2260 kj/kg kiehumispisteessä 1 bar:n paineessa Lämmön siirtyminen Fourierin I laki: Lämpövirta Φ '&λ A T x jossa λ on lämmönjohtavuus [λ ]= W/(m K) Lämpövirrantiheys q = Φ/A Φ ' 4πλ T s & T u 1/r s & 1/r u (pallolle) Virtauksen mukana siirtyvä lämpövirta Φ ' ctq m jossa q m on massavirta T on virtauksen lämpötila ja c virtaavan fluidin ominaislämpökapasiteetti Systeemin energiatase: E t ' cq m (T in & T out ) Lämmönvastus eli lämpöisolanssi ( [R] = Km 2 /W): L i λ i 1 h i R ' Σ L i λ i % Σ 1 h i jossa on ainekerroksen lämmönvastus ja on rajapinnan lämmönvastus Tässä h i on rajapinnan lämmönsiirtymiskerroin Massatase: m t E t ' m k c k T t ' q m (in) & q m (out) 7

Kvantin energia E ' hf jossa Planckin vakio h = 6626 10-34 Js Spektrinen heijastussuhde ρ(λ) spektrinen läpäisysuhde τ(λ) ja spektrinen absorptiosuhde α(λ) : ρ(λ) % α(λ) % τ(λ) ' 1 T(t) ' T lh & (T lh & T 0 )e & [UA/(mc)]t Aikavakio τ ' mc UA Biot'n luku Bi ' hl 2λ ' T k & T p T p & T f Wienin siirtymälaki λ max ' 2898 µmk T ' T aineessa T rajapinnassa Kappaleen nettosäteilylämpövirta Φ ' εσa(t 4 & T 4 0 ) jossa Stefanin - Boltzmannin vakio σ = 567 10-8 W/(m 2 K 4 ) Termodynamiikka Isobaarisessa prosessissa W ' p a (V l & V a ) Isotermisessä prosessissa Ajasta riippuva lämmön siirtyminen W ' nrt ln V l V a Fourierin II laki d 2 T dx 2 ' cρ λ dt dt Termodynamiikan ensimmäinen pääsääntö U ' Q % W λ/(cρ) = α on lämmön diffuusiokerroin eli lämpötilan tasoittumiskerroin [α]= m 2 /s Lämpöhaude: lämmitysaika t t ' mc UA ln T lh & T 0 T lh & T l Yhden syklin aikana lämpövoimakone tekee työn W ' Q H & Q C Lämpövoimakoneen terminen hyötysuhde η ' 1 & Q C Q H 8

η max ' 1 & T C T H KAASUT JA HÖYRYT Ideaalikaasu Kylmäkerroin ε C ' Q C W ' Q C Q H & Q C Ideaalikaasun yleinen tilanyhtälö pv ' nrt jossa yleinen kaasuvakio R = 83143 J/(Kmol) ε Cmax ' T C T H & T C p 1 V 1 T 1 ' p 2 V 2 T 2 Lämpökerroin ε H ' Q H W ' Q H Q H & Q C Kineettistä kaasuteoriaa pv ' 2 3 nn A E k ε Hmax ' T H T H & T C jossa Avogadron luku N A = 6022 10 23 1/mol DIFFUUSIO 2 3 N A E k ' RT Ainevirta Fickin lait q n ' c @ q V jossa q V tilavuusvirta ja c aineen pitoisuus Fickin I laki q n '&DA c x E k ' 3 2 k B T jossa Boltzmannin vakio k B = 13805 10-23 J/K Ideaalikaasuseokset Daltonin osapainelaki p ' j p i jossa D diffuusiokerroin [D] = m 2 /s tai cm 2 /s Fickin II laki dc dt ' D d 2 c dx 2 9

Absoluuttinen kosteus Suhteellinen kosteus KOSTEUS Ilman kosteus RH ' ρ ' m V ρ ρ kyl @ 100 % Vesi huokoisissa aineissa Veden kapillaarinen tunkeutumissyvyys x ajan t funktiona: x 2 = 1 m t jossa m (s/m 2 ) veden kapillaarivastus [m] = s/m 2 m = 1/B 2 jossa B tunkeutumiskerroin SÄHKÖOPPI RH ' p v p kyl @ 100 % Coulombin laki Sähköstatiikka Pintajännitys F ' 1 4πε r ε 0 Q 1 Q 2 r 2 Pintajännitys σ σ ' W A Vedelle σ = 73 10-3 N/m (+20 EC:ssa) Pintajännitysvoima F ' σ @ R jossa R on tilanteen mukainen reunaviivan pituus Paine vesipisarassa (Laplacen yhtälö) jossa ε 0 = 8854 10-12 C 2 /Nm 2 Sähkökentän voimakkuus [E] = N/C = V/m E 6 ' F6 q Pistemäinen varauksellinen hiukkanen 1 Q E ' 1 4πεε 0 r 2 Kapillaarinen nousu p in ' p o % 2σ r h ' 2σ cosθ ρgr Pitkän varauksellisen johtimen läheisyydessä E ' *λ* 2πε 0 r jossa λ on johtimen varaus pituusyksikköä kohden (Johtimen pituus l >> r) Levyn pinnan läheisyydessä E ' *σ* 2ε 0 jossa σ = Q/A on pinnan varauskate 10

Välittömästi johdepinnan ulkopuolella E ' *σ* ε 0 qu ' 1 2 mv 2 1 ev = 16022 10-19 J Sähkövuo sellaisen pinnan läpi jonka pintaala on A Ψ ' DA z ' DA cosθ Potentiaaleja: Pistemäinen hiukkanen jonka varaus on Q Q V ' 4πε 0 r jossa (tyhjiössä) sähkövuon tiheys D on D = ε 0 E Gaussin laki: Ψ ' Q jossa Q on suljetun pinnan sisälle jäävä varaus Metallipallon sisällä V 0 ' ja ulkopuolella V ' Q 4πε 0 r 0 Q 4πε 0 r Gaussin lain integraalimuoto: PE @ d PA ' Q n ε A 0 Sähköinen dipolimomentti Suhteellinen permittiivisyys ε r ' E ulk E e Kondensaattorin kapasitanssi p ' 2aq [C] = C/V = F faradi C ' Q U Pisteiden A ja B välinen jännite eli potentiaaliero U AB U AB '&E s Levykondensaattori C ' ε r ε 0 A d U AB ' V A & V B jossa V A on pisteen A potentiaali [V] = [U] = J/C = V voltti ε r ' U U e Jos hiukkanen jonka varaus on q siirtyy sähkökentässä jännitteen U yli: W ' qu Sylinterikondensaattori C ' 2πε r ε 0 L ln(r/r) 11

Kondensaattorin energia E C ' 1 2 QU ' 1 2 CU 2 ' Q 2 Sarjaan kytketyt kondensaattorit: 1 C ' 1 C 1 % 1 C 2 % U 1 U 2 ' C 2 C 1 Rinnan kytketyt kondensaattorit: C ' C 1 % C 2 % 2C NTC- termistorin lämpötilariippuvuus R T = R 4 e b/t Konduktanssi G G ' 1 R [G] = 1/Ω = S siemens Konduktiivisuus eli johtavuus γ ' 1 ρ Sähkövirran tiheys Q 1 Q 2 ' C 1 C 2 J ' I A E ' ρj Sähkövirta Tasavirtapiirit U ' RI [ I ] = A ampeeri I ' Q t Jännitelähteen napajännite U ' E & R s I Resistanssi (yksikkö Ω ohmi) R ' ρ l A ρ resistiivisyys [ρ] = Ωm tai Ωmm 2 /m Metallijohtimen resistanssin lämpötilariippuvuus R ' R 0 [1 % α(t & T 0 )] jossa α resistanssin lämpötilakerroin [α]= 1/K jossa E lähdejännite ja R s sisäinen resistanssi Latautuva jännitelähde U ' E % R s I Tehohäviö vastuksessa P ' UI P ' U 2 R ' RI 2 12

Sarjaan kytketyt vastukset: R ' R 1 % R 2 % R s ' R s1 n U 1 : U 2 : ' R 1 : R 2 : Rinnan kytketyt vastukset: 1 R ' 1 R 1 % 1 R 2 % G ' G 1 % G 2 % Kondensaattori tasavirtapiirissä Latautuminen U C ' E @ (1 & e &t/rc ) I ' E R @ e&t/rc I 1 : I 2 ' R 2 : R 1 aikavakio τ = RC Venymäliuskan resistanssi Purkautuminen R R ' k @ l l 2 @ l l U C ' E @ e &t/rc I ' E R @ e&t/rc Wheatstonen silta U ' R 1 R 4 (R 1 % R 4 ) 2 R 1 R 1 & R 2 R 2 % R 3 R 3 & R 4 R 4 E Jännitelähteiden sarjaan kytkentä: E ' E 1 % E 2 % E 3 R s ' R s1 % R s2 % R s3 % Jännitelähteiden rinnan kytkentä E ' E 1 13

Hitausmomentteja TAULUKOT Jäykkä kappale (A = pyörimisakseli) Pistemäinen kappale (massa m) etäisyydellä r pyörimisakselista Umpinainen sylinteri tai pyörä Hitausmomentti mr 2 1 2 mr 2 Sylinterin kuori tai ympyrärengas m r 2 Ontto sylinteri sisäsäde r ja ulkosäde R 1 2 m(r 2 % R 2 ) Tasapaksu sauva 1 12 mr2 Suorakulmio 1 12 m(a 2 % b 2 ) Pallokuori 2 3 mr 2 Umpinainen pallo 2 5 mr 2 14

Aineiden ominaisuuksia Kiinteitä alkuaineita Tiheys (20 EC) Alkuaine Kimmokerroin Pituuden lämpötilakerroin Ominaislämpökapasiteetti Lämmönjohtavuus Sulamispiste Kiehumispiste Ominaissulamislämpö Ominaishöyrystymislämpö 10 3 kg/m 3 10 10 Pa 10-6 K -1 kj/(kg K) W/(m K) EC EC kj/kg MJ/kg Alumiini 27 706 232 0900 237 660 2470 397 109 Hopea 105 78 192 0235 429 962 2210 105 231 Kulta 193 79 141 0129 318 1063 2810 64 165 Kupari 896 124 168 0387 400 1083 2570 205 475 Lyijy 1135 16 289 0128 353 328 1740 247 093 Nikkeli 89 20 127 0444 909 1455 2730 310 647 Pii 233 10 25 0703 149 1410 2355 165 106 Platina 2146 16 89 0133 716 1770 3830 113 267 Rauta 787 206 120 045 804 1535 2750 276 68 Sinkki 713 98 297 0386 116 419 907 117 176 Volframi 193 38 45 0135 173 3410 5660 192 88 15

Metalliseoksia Aine Tiheys Kimmokerroin Pituuden lämpötilakerroin Ominaislämpökapasiteetti Lämmönjohtavuus Sulamispiste 10 3 kg/m 3 10 10 Pa 10-6 K -1 kj/(kg @ K) W/(m @ K) E C Invar 81 145 2 05 16 1450 Konstantaani Cu 58Ni 41Mn 1 89 11 15 041 22 1270 Messinki Cu 63 Zn 37 84 105 21 038 79 915 Teräs 78 21 12 046 45 1350 16

Muita kiinteitä aineita Aine Tiheys Pituuden lämpötilakerroin Ominaislämpökapasiteetti Lämmönjohtavuus 10 3 kg/m 3 10-6 K -1 kj/(kg @ K) W/(m @ K) Betoni kuiva 1524 12 092 0417 Graniitti 27 8 08 35 Jää (-4 E C) 0917 50 22 21 Korkki 020035 1721 0045006 Polyeteeni 092 100200 21 023029 Polystyreeni 105 6080 13 007008 Puu havu 052 5 30 04 014 PVC 1215 150200 1321 016 Styroksi >0015 >0041 Tiili 1418 8 10 08 0608 Vuorivilla 00150130 00370055 17

Nesteitä ja kaasuja Aine Tiheys (20 E C nesteet NTP kaasut) Viskositeetti (18EC nesteet 0 EC kaasut) (18 EC ) (0 EC -100 EC nesteet 0 EC kaasut) (1013 bar) Pintajännitys Ominaislämpökapasiteetti Lämmönjohtavuus Sulamispiste Ominaissulamislämpö Kiehumispiste (1013 bar) kg/m 3 10-3 Ns/m 2 10-3 N/m kj/(kg @ K) W/(m @ K) EC kj/kg E C Glykoli 1120 48 243-174 201 1972 Glyseroli 1270 1600 61 24 0285 179 176 290 Ilma 1293 00167 101 0026 Metaani 072 001 221 0025-184 59-167 Metanoli 800 0584 22 25 0212-978 918 647 Rikkihappo 1850 275 55 138 190 326 Vesi H 2 O D 2 O 1000 1100 104 73 419 422 06 000 385 333318 1000 1015 18

Eristeiden suhteellisia permittiivisyyksiä ja läpilyöntilujuuksia lämpötilassa 20 EC Aine Suhteellinen permittiivisyys Läpilyöntilujuus (MV/m) Alumiinioksidi 103 Akryyli 3 20 Ilma (kuiva) 10006 3 Jää 3 Lasi 7 15 Muuntajaöljy 22 20 Nailon 38 18 Paperi (kuiva) 6 20 30 Kiille 6 7 150 200 Polyesterikalvo 33 60 Puu (kuiva) n 5 PVC 46 25 Teflon 2 60 Vesi (tislattu) 81 30 19

Kiinteiden aineiden resistiivisyyksiä ja resistanssin lämpötilakertoimia 20 EC:ssa Aine Resistiivisyys µωm Resistanssin lämpötilakerroin 10-3 1/K Alumiini 002665 44 Germanium 53 @ 10 5-50 Hiili (grafiitti) 35-05 Hopea 001586 41 Kulta 00205 4 Kupari 001673 43 Lyijy 02065 34 Nikkeli 00697 69 Pii 23 @ 10 9-700 Platina 0106 39 Rauta 00971 65 Sinkki 00592 42 Volframi 00565 45 Invar 01 28 Konstantaani 049 001 Manganiini 043 001 Teräs 016 33 Lasi -10 18 Polyeteeni 3 @ 10 18 Polystyreeni -10 17 Puu (kuiva) -10 18 PVC -10 15 20

Maksimikosteus ja kylläisen vesihöyryn paine Lämpötila E C Maksimikosteus g/m 3 Paine kpa Lämpötila E C Maksimikosteus g/m 3 Paine kpa -30 033 0037 16 136 182-25 055 0063 17 145 194-20 088 0103 18 153 206-15 139 0165 19 163 220-10 236 0287 20 173 234-9 254 0310 21 183 249-8 274 0335 22 194 264-7 295 0362 23 206 281-6 317 0391 24 217 298-5 341 0422 25 230 317-4 366 0455 26 243 336-3 393 0490 27 257 356-2 421 0527 28 272 378-1 452 0568 29 288 401 0 485 0611 30 303 424 1 519 0657 35 395 562 2 556 0706 40 511 738 3 595 0758 45 653 958 4 636 0813 50 825 123 5 679 0872 55 104 157 6 726 0935 60 129 199 7 774 100 65 160 250 8 825 107 70 197 312 9 883 115 75 238 383 10 941 123 80 290 473 11 999 131 85 350 578 12 106 140 90 418 701 13 114 150 95 497 845 14 121 160 100 5884 1013 15 128 170 21

Vakioita Vakio Symboli Arvo Atomimassayksikkö u 1660540 @ 10-27 kg Avogadron vakio N A 6022137 @ 10 23 mol -1 Boltzmannin vakio k = R/N A 1380658 @ 10-23 J/K Coulombin vakio k = 1/4πε 0 8987552 @ 10 9 N@m 2 /C 2 Elektronin massa m e 9109390 @ 10-31 kg Alkeisvaraus e 1602177 @ 10-19 C Yleinen kaasuvakio R 831451 J/(K@mol) Gravitaatiovakio G 667259 @ 10-11 N@m 2 /kg 2 Maan säde R 6380 km Putoamiskiihtyvyys g 981 m/s 2 Tyhjiön permeabiliteetti µ 0 4π @ 10-7 V@s/(A@m) Tyhjiön permittiivisyys ε 0 8854188 @ 10-12 C 2 /Nm 2 Planckin vakio h 66260755 @ 10-34 J@s Protonin massa m p 16726231 @ 10-27 kg Neutronin massa m n 16749286 @ 10-27 kg Valon nopeus tyhjiössä c 29979246 @ 10 8 m/s Vapaan tilan aaltoimpedanssi Z 377 Ω Magneettinen vuokvanttti 2e/h 20678346 @ 10-15 Wb Rydbergin vakio R H 10973732 @ 10 7 1/m Stefanin-Boltzmannin vakio σ 5670512 @ 10-8 W/(m 2 K 4 )) Wienin siirtymälain vakio 289776 K @ µm 22