Jako 4: Dynamiikan peruteet jatkuu, työ ja energia Näiden tehtävien viimeinen palautu- tai näyttöpäivä on maanantaina 8.8.2016. Kolmea enimmäieä lakua ovelletaan Newtonin 2. ja 3. lakia. T 4.1 (pakollinen): Luettele alla eitetyiä tilanteia kaikkiin kappaleiiin vaikuttavat kaikki voimat ja niiden uunnat. Voimien uuruutta ei tarvite lakea. a) Henkilö vetää vaakauoralla narulla voimalla kolmen kelkan muodotelmaa taaiella jäällä iten, että yteemi on kiihtyvää liikkeeä. Kelkkojen maat kuormineen ovat m A (oikeanpuolimmainen), m B ja m C (vaemmanpuolimmainen). Kitkakerroin kelkkojen jalaten ja jään välillä on µ. C B A b) Henkilö vetää kolmen kelkan muodotelmaa mäkeä ylö mäen pinnan uuntaiella narulla voimalla iten, että yteemi on kiihtyvää liikkeeä oikealle. Kelkkojen maat kuormineen ovat m A (oikeanpuolimmainen), m B ja m C (vaemmanpuolimmainen). Kitkakerroin kelkkojen jalaten ja jään välillä on µ. Mäen kaltevuukulma on 27 o. A B C
c) Alla olevan kuvan mukainen yteemi on kiihtyvää liikkeeä oikealle. Maat ovat m A ja m B. Kaltevuukulma α on 30 o. Kappaleen m A ja pinnan välinen kitkakerroin on µ. m A α m B T 4.2: Henkilö vetää vaakauoralla narulla voimalla kolmen kelkan muodotelmaa taaiella jäällä iten, että yteemi aa kiihtyvyyden 0,23 m/ 2. Kelkkojen maat kuormineen ovat m A = 125 kg, m B = 75 kg ja m C = 142 kg. Kitkakerroin kelkkojen jalaten ja jään välillä on 0,015. Määritä kaikkien kolmen köyden jännity. C B A T 4.3: Alla olevan kuvan mukaiea yteemiä maat ovat m A = 3,25 kg ja m B = 2,0 kg. Kaltevuukulma α on 30 o. Määritä kappaleen m A ja pinnan välinen liukukitkakerroin µ, kun yteemi liikkuu oikealle kiihtyvyydellä 0,12 m/ 2. Lake myö langan jännity. m A α m B
T 4.4 (pakollinen): Määritä voiman = 10 N kappaleeeen tekemä työ, kun kappale iirtyy 3,0 m oikealle alla olevan kuvan mukaiia tapahtumia. tapaukia: (Kappale iirtyy jokaiea tapahtumaa 3 m oikealle.) a) b) 30 o c) d) e) 60 o
T 4.5 (pakollinen): Minkä työn alla luetellut voimat tekevät kuvan kappaleeeen. Ilmoita työ kaavana annettuja ymboleja käyttäen, paiti jo työ on nolla. i) voima ii) pinnan tukivoima eli normaalivoima N iii) painovoima G iv) kitkavoima. (Kappaleen maa on m ja kitkakerroin kappaleen ja taon välillä on.) T 4.6 (pakollinen): Kuinka paljon kappaleen kineettinen energia muuttuu euraavia tapahtumia: a) Kappale (maa m) lähtee liukumaan pitkin kitkatonta kaltevaa taoa (kaltevuukulma 53 o ) korkeudelta h 1. Kappale aavuttaa kitkattoman vaakauoran taon, jota pitkin e liukuu matkan, jonka jälkeen e nouee pitkin toita kitkatonta kaltevaa taoa (kaltevuukulma 37 o ) ja pyähtyy korkeudelle h 1. h 1 h 2
b) Kappale (maa m) lähtee liukumaan pitkin kaltevaa taoa (kaltevuukulma 53 o ) korkeudelta h 1. Kappale aavuttaa vaakauoran taon, jota pitkin e liukuu matkan, jonka jälkeen e nouee pitkin toita kaltevaa taoa (kaltevuukulma 37 o ) ja pyähtyy korkeudelle h 1. Kitkakerroin kappaleen ja kaikkien taojen välillä on µ. h 1 h 2 c) Hiihtäjä (maa M) lähtee liukumaan uuren lumipallon (äde R) korkeimmalta kohdalta A kitkattomati, kunne hän on kohdaa B, joka on kulmaa α pytyuoraan nähden. d) Kappale (maa M) on liikkuu vaakauoran jouen (jouivakio k) päää kitkattomalla vaakauoralla pinnalla. Joui purituu kokoon matkan verran.
T 4.7: Kappale (maa m) lähtee levota liukumaan pitkin kaltevaa taoa (kaltevuukulma 53 o ) korkeudelta 4,0 m. Kappale aavuttaa vaakauoran taon, jota pitkin e liukuu matkan 3,8 m, jonka jälkeen e nouee pitkin toita kaltevaa taoa (kaltevuukulma 37 o ). Mille korkeudelle kappale pyähtyy, kun kappaleen ja kaikkien taojen välinen kitkakerroin on 0,15? h 1 h 2 T 4.8: Alla olevan kuvan mukaiea yteemiä joui on aluki purituneena 0,220 m. Joui vapautetaan ja kappale irtoaa iitä taapainoaeman kohdalla. Kuinka korkealle kappale nouee taoa pitkin, jo kitkaa ei ole? (Kappaleen maa on 2,00 kg, jouivakio 400 N/m ja taon kaltevuukulma 37,0 o.) Jako 4: Vatauket T 4.2: Vaemmalta oikealle: 54 N, 82 N, 129 N T 4.3: 0,11, 19 N T 4.7: 2,48 m T 4.8: = 0,820 m