Työ ja energia. Haarto & Karhunen.

Samankaltaiset tiedostot
Sähköstatiikka ja magnetismi Mekaniikan kertausta

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

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

dl = F k dl. dw = F dl = F cos. Kun voima vaikuttaa kaarevalla polulla P 1 P 2, polku voidaan jakaa infinitesimaalisen pieniin siirtymiin dl

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

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Luku 8. Mekaanisen energian säilyminen. Konservatiiviset ja eikonservatiiviset. Potentiaalienergia Voima ja potentiaalienergia.

Miltä työn tekeminen tuntuu

Energia, energian säilyminen ja energiaperiaate

Voima F tekee työtä W vaikuttaessaan kappaleeseen, joka siirtyy paikasta r 1 paikkaan r 2. Työ on skalaarisuure, EI vektori!

RATKAISUT: 21. Induktio

ESIM. ESIM.

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

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

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 19: Usean vapausasteen systeemin liikeyhtälöiden johto Newtonin lakia käyttäen

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

Luento 9: Potentiaalienergia

HARMONINEN VÄRÄHTELIJÄ

Mekaniikan jatkokurssi Fys102

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 21: Usean vapausasteen systeemin liikeyhtälöiden johto Lagrangen

Luento 10. Potentiaali jatkuu, voiman konservatiivisuus, dynamiikan ja energiaperiaatteen käyttö, reaalinen jousi

Luento 10: Työ, energia ja teho

Luento 11: Potentiaalienergia. Potentiaalienergia Konservatiiviset voimat Voima potentiaalienergiasta gradientti Esimerkkejä ja harjoituksia

Kitka ja Newtonin lakien sovellukset

W el = W = 1 2 kx2 1

3.4 Liike-energiasta ja potentiaalienergiasta

Työ ja kineettinen energia

DEE Sähkötekniikan perusteet

b 4i j k ovat yhdensuuntaiset.

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

Pakotettu vaimennettu harmoninen värähtelijä Resonanssi

g-kentät ja voimat Haarto & Karhunen

Lauri Puranen Säteilyturvakeskus Ionisoimattoman säteilyn valvonta

Muunnokset ja mittayksiköt

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 02: Vapausasteet, värähtelyiden analysointi

Luento 13: Periodinen liike. Johdanto Harmoninen värähtely Esimerkkejä F t F r

Luento 9: Potentiaalienergia

Henkilöauton energiankäyttö ja hybridiauton energiatehokkuus

Luvun 8 laskuesimerkit

Coulombin laki. Sähkökentän E voimakkuus E = F q

Luento 11: Potentiaalienergia

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

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

KJR-C2002 Kontinuumimekaniikan perusteet, viikko 45/2017

2.8 Mallintaminen ensimmäisen asteen polynomifunktion avulla

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

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

Copyright 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley.

MEKANIIKAN TEHTÄVIÄ. Nostotyön suuruus ei riipu a) nopeudesta, jolla kappale nostetaan b) nostokorkeudesta c) nostettavan kappaleen massasta

Luvun 10 laskuesimerkit

Dissipatiiviset voimat

Kertausta. Haarto & Karhunen.

infoa Viikon aiheet Potenssisarja a n = c n (x x 0 ) n < 1

5.9 Voiman momentti (moment of force, torque)

Jakso 6: Värähdysliikkeet Tämän jakson tehtävät on näytettävä viimeistään torstaina

BM30A0240, Fysiikka L osa 4

Luku 1: Järjestelmien lineaarisuus, differenssiyhtälöt, differentiaaliyhtälöt

Luku 1: Järjestelmien lineaarisuus, differenssiyhtälöt, differentiaaliyhtälöt

2 Taylor-polynomit ja -sarjat

Voima ja potentiaalienergia II Energian kvantittuminen

Luvun 5 laskuesimerkit

5 Kentät ja energia (fields and energy)

Heilurin differentiaaliyhtälö

Luvun 5 laskuesimerkit

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

1240eV nm. 410nm. Kun kappaleet saatetaan kontaktiin jännite-ero on yhtä suuri kuin työfunktioiden erotus ΔV =

Fysiikan perusteet. Voimat ja kiihtyvyys. Antti Haarto

KERTAUSTEHTÄVIÄ KURSSIIN A-01 Mekaniikka, osa 1

Mekaniikka, osa 2. Perttu Lantto. Luentokalvot

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta - dia-valinta 2009, insinöörivalinnan fysiikan koe , malliratkaisut

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

Peruslaskutehtävät fy2 lämpöoppi kurssille

DYNAMIIKKA II, LUENTO 8 (SYKSY 2015) Arttu Polojärvi

Pyramidi 3 Analyyttinen geometria tehtävien ratkaisut sivu 139 Päivitetty a) 402 Suplementtikulmille on voimassa

K = Q C W = T C T H T C. c = 1 dq. f) Isokoorinen prosessi: prosessi joka suoritetaan vakiotilavuudessa

Luento 11: Periodinen liike

Differentiaalilaskennan tehtäviä

Integrointi ja sovellukset

PAINOPISTE JA MASSAKESKIPISTE

Kvanttifysiikan perusteet 2017

Heilurin heilahdusaikaan vaikuttavat tekijät

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

DEE Lineaariset järjestelmät Harjoitus 2, ratkaisuehdotukset. Johdanto differenssiyhtälöiden ratkaisemiseen

Vakuutusteknisistä riskeistä johtuvien suureiden laskemista varten käytettävä vakuutuslajiryhmittely.

4. SÄHKÖMAGNEETTINEN INDUKTIO

Lämpöoppia. Haarto & Karhunen.

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

Derivoimalla kerran saadaan nopeus ja toisen kerran saadaan kiihtyvyys Ña r

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

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

Luento 11: Periodinen liike

Kemiallinen reaktio

FYSA220/K2 (FYS222/K2) Vaimeneva värähtely

Nyt kerrataan! Lukion FYS5-kurssi

Pyörimisliike. Haarto & Karhunen.

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

RATKAISUT. Luokka 1. Tehtävä 1. 1 a + 1 b = 1 f. , a = 2,0 m, b = 0,22 m. 1 f = a+ b. a) Gaussin kuvausyhtälö

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 3: Vektorikentät

Luento 13: Periodinen liike

Transkriptio:

Työ ja energia Haarto & Karhunen

Voiman teemä työ Voiman F teemä työ W määritellään voiman F ja uljetun matan s pistetulona. Siis uljetun matan s ja matan suuntaisen voiman omponentin tulona. W = F s = Fcosθ s, missä θ on voiman ja ulusuunnan välinen ulma. Ysiö: joule = J = Nm Fsinθ F F θ Fcosθ s

Kitavoiman teemä työ Kitavoima f on aina vastaaissuuntainen ulusuunnalle Silloin niiden välinen ulma on 8, cos(8 ) = - Tällöin itatyö W on aina negatiivinen W f s f N θ F f s N θ F mg mg

Konservatiivinen voima Kun voiman teemä työ ei riipu uljetusta reitistä, niin on yseessä ns. onservatiivinen voima Tällainen voima on painovoima Kappaleen liiuessa vaaatasossa painovoima ei tee työtä Kappaleen liiuessa vain oreussuunnassa painovoima teee työtä Painovoiman teemä työ riippuu vain oreuserosta Vrt. nostotyö W = mgh

simeri: nettotyö Laatio (m=6 g) liuuu vaaasuoralla tasolla tason suuntaisen voiman (F=69 N) vetämänä matan m. Tason ja laation välinen liieitaerroin on,36. Lase a) vetävän voiman, b) itavoiman, c) painovoiman ja d) tuivoiman teemä työ seä e) nettotyö. s m,36 Tuivoima : N mg 57 N N a) W Fs 83 J b) W f s Ns 68 J f c) mgs cos9 J W g d) Ns cos9 J W N e) W W W W W 5 J netto f g N f Kiihdytystyötä mg F

Muuttuvan voiman teemä työ Kappaleeseen vaiuttava voima muuttuu yleensä suuruudeltaan ja suunnaltaan. Käsitellään vain tilanteita, joissa voiman suunta on yhdensuuntainen liieen suunnan anssa. Työ on matan ja sille samansuuntaisen voiman tulo Voiman ollessa vaio, työ on fysiaalinen pinta-ala sf-oordinaatistossa (tai xf-oordinaatistossa) W F ( x x )

dellinen tulos voidaan yleistää myös muuttuvan voiman teemälle työlle F x W x F x (x)dx F x (x) x x x dx x

sim. Muuttuvan voiman teemä työ Lase uviossa esitetyn voiman F(x) teemä työ 4 m matalla. F / N,5,5,5 -,5 - -,5 - -,5 W 4 6 8 4 6 4 J x / m N 4 m N m N m N 6 m N m

Teho uvaa nopeutta, jolla voima teee työtä Ysiö: watti = W = J/s Kesimääräinen teho: voiman teemä työ jaettuna äytetyllä ajalla P W t Teho voidaan ilmaista myös energian siirtymis- tai muuttumisnopeutena. P t Vaionopeudella liiumiseen tarvittavalle voimalle, nopeudelle ja teholle on voimassa P F v F s v s

simeri: Teho vaionopeudessa Urheiluauton ilmanvastuserroin on,8 ja poiipinta-ala on,5 m. Lase auton renaille tarvittava teho vaaasuoralla tiellä vaionopeusissa 8 m/h ja 6 m/h, un vastusvoimista vain ilmanvastus on merittävä. Ilman tiheys on, g/m 3. c D A,5 m P 3 ( v) Fv FDv cd Av v cd Av P( v P( v,8, g/m ) 68 W ) 544 W 3 v v 8 m/h 3 m/s 6 m/h 6 m/s F D N G F F D F

Hyötysuhde Hyötysuhde on oneen tai laitteen hyödysi saaman energian a tai antaman työn W a suhde sen ottamaan energiaan tai työhön W. Voidaan ilmaista myös vastaavien tehojen avulla. W W a a tai P P a Todellisten laitteiden ja oneiden hyötysuhde on aina pienempi uin = %. Jos laitteen hyötysuhde riippuu useasta osateijästä, niin oonaishyötysuhde on osahyötysuhteiden tulo 3 n

nergia nergia antaa mahdollisuuden tehdä työtä Ysiö: joule = J = Nm ilowattitunti = Wh huom. W on tehon ysiö Meaanista energiaa ovat Liie-energia (ineettinen energia) Potentiaalienergia Liie-energia Kappaleella on liie-energiaa yhtä paljon uin sen vauhdin aiaan saamisesi on tehty työtä. mv

Potentiaalienergia Kappaleeseen asemansa (paiansa) taia varastoitunutta energiaa (työtä) Gravitaation potentiaalienergia: g mgh h = oreusero Jousen potentiaalienergia: j x vrt. nostotyö x = poieama tasapainoasemasta = jousivaio Potentiaalienergioiden nollaohdat on valittava tai selvitettävä tehtävissä

Meaanisen energian säilyminen Meaanista energiaa ovat Liie-energia Gravitaatiovoiman potentiaalienergia Harmonisen voiman potentiaalienergia Kitavoimien teemä työ muuttaa meaanista energiaa lämpöenergiasi

Meaanisen energian säilymislai, un appaleelle tehty työ on huomioitu, on muotoa energia alussa työ a p pa W on potentiaalienergia energia lopussa yleisesti Työ positiivista, jos appale saa lisää energiaa Kitatyö on negatiivista! Potentiaalienergian nollatason voi valita vapaasti l pl

simeri: energian säilyminen Curlingissa heitetyn iven massa on 9 g ja alunopeus, m/s. Kivi törmää toiseen iveen nopeudella,5 m/s liu uttuaan 5 m. Piirrä liiuvasta ivestä vapaaappaleuva. Lase äyttäen energian säilymislaia iven ja jään välinen liieitaerroin. m 9 g v, m/s v,5 m/s m 5 m f a N mg v f mv a N mv ga W f s mg mgs v v gs l mv gl mv,8

simeri: energian säilyminen Lase äyttäen energian säilymislaia mata, jona hiihtäjä liuuu ylämäeen, jos hänen alunopeutensa on, m/s, mäen altevuus on 4,5 ja susien ja lumen välinen liieitaerroin on,8. Piirrä vapaaappaleuva. v, m/s,8 4,5 s a mv mv ga W ( mg cos) s v g( cos sin) f l gl s mgh mgssin 53 m s mgsin h f N mg mgcos