Näytesivut Merkonomin ja datanomin fysiikka, kemia ja ympäristötieto, opettajan aineisto Jarkko Haapaniemi, Sirkka Parviainen, Pirjo Wiksten ISBN 978-951-37-5398-6 Merkonomin ja datanomin fysiikka, kemia ja ympäristötieto -kirjaan (5., uudistettu painos 009) liittyvä opettajan aineisto on tarkoitettu opettajan avuksi ja tueksi. Kirjaan liittyvät kalvot on jaettu kolmeksi PowerPoint-tiedostoksi: fysiikka, kemia ja ympäristö. Kirjan tehtävien ratkaisut on koottu yhdeksi tiedostoksi, jossa on käytetty kirjan otsikointia. Opettajan tueksi on laadittu myös joitakin lisätehtäviä ja mallikokeita, jotka löytyvät alta omista tiedostoistaan. Ratkaisut, lisätehtävät ja mallikokeet on talletettu Wordmuodossa, jolloin niiden muokkaaminen on helppoa. Kaikista tehtävistä ei ole voitu tarjota valmiita ratkaisuja; joidenkin tällaisten tehtävien kohdalla on tarjottu avuksi asiaa käsitteleviä www-osoitteita. PowerPoint-kalvot - Fysiikan kalvot - Kemian kalvot - Ympäristötiedon kalvot Tehtäviin ja kokeisiin liittyvä aineisto - Tehtävien ratkaisut - Lisätehtävät - Mallikokeet
Taulukko 5.1 SI-järjestelmän perussuureet ja -yksiköt Suure Yksikön nimi Tunnus pituus metri m massa kilogramma kg aika sekunti s sähkövirta ampeeri A lämpötila kelvin K valovoima kandela cd ainemäärä mooli mol 1
Lämpötila-asteikot Kelvin Celsius Fahrenheit
3 Pakkausstandardeja ja siirtovälineitä
Taulukko 9.3 Suojausluokat Suojausluokka 0 Suojausluokka II, suojaeristetty 4 Suojausluokka I, suojamaadoitettu Suojausluokka III, suojajännitteinen
3. Menomatkaan kuluu aikaa: s 5 km 1 t1 h = 30 min. v 10 km/h 1 Paluumatkaan kuluu aikaa: t s 5 km 1 h = 10 min. v 30 km/h 6 Aikaa kuluu yhteensä t = 30 min + 10 min = 40 min = h. 3 Keskinopeudeksi saadaan v k s 5 km 30 km 15 km/h. t h h 3 4. v a t 80 km/h 50 km/h 0 s 1000 m 1000 m 80 50 3 600 s 3 600 s 0 s 0, 41667 m/s 0, 4 m/s 5. a) Perusmoduulin pituus on 600 mm, leveys 400 mm, mutta korkeutta ei ole määritelty. Tässä voisi ottaa käyttöön pakkauksen, jonka korkeus on 80 mm, jolloin muropaketteja mahtuu yhteen kerrokseen 3 8 = 4 muropakettia (8 50 mm = 400 mm ja 3 00 mm = 600 mm) eli 4 kpl. b) FIN-lavalle voidaan pakata perusmoduulin kokoisia myymäläpakkauksia neljä kerrosta (korkeus: 4 80 mm = 110 mm, mikä on alle 1,5 m). Yhteen kerrokseen mahtuu viisi myymäläpakkausta, joten pakkauksia mahtuu FIN-lavalle yhteensä 5 4 kpl = 0 kpl. c) Muropaketteja on silloin koko kuormalavassa 0 4 kpl = 480 kpl. d) Kontin mitat ovat sellaiset, että FIN-lavoja mahtuu konttiin leveyssuunnassa kpl ( 100 mm < 500 mm) ja kontin pituussuunnassa 1 kpl (1 1 000 < 1 500 mm). Kuormalavoja voidaan laittaa konttiin kahteen kerrokseen ( 110 mm + lavan oma korkeus < 600 mm). Niinpä kuormalavoja mahtuu 40 jalan konttiin 1 kpl = 48 kpl. e) Muropaketteja mahtuu konttiin kaiken kaikkiaan 480 48 kpl = 3 040 kpl. Merkonomin ja datanomin fysiikka, kemia ja ympäristötieto Tehtävien ratkaisut Jarkko Haapaniemi, Sirkka Parviainen, Pirjo Wiksten Sivu 0
6. Kitkan olemassaolo on käytännössä itsestään selvää ja maalaisjärjellä helposti ymmärrettävissä. Kitkasta on hyötyä mm. hiihtäjälle noustaessa mäkeä ylös, mutta haittaa laskettaessa mäkeä alas, koska kitka hidastaa vauhtia. Auton moottorissa liikkuvien metalliosien kitka tuottaa lämpöä, jota voidaan hyödyntää lämmityslaitteessa. Toisaalta moottorin kitka vähentää tehoa. Mikäli kitkaa ei vähennettäisi voiteluöljyn avulla, moottori ylikuumenisi ja leikkaantuisi kiinni. 7. Voiman momentti lasketaan kertomalla voiman suuruus sen etäisyydellä vaikutuspisteestä. Sen yksikkö on 1 Nm (= 1 newton metri). Voiman momentti esiintyy voimaparien yhteydessä tasapainotilanteissa. Esimerkiksi auton moottoreissa suuri vääntömomentti merkitsee suurta moottorin sitkeyttä. 8. Kaltevan tason avulla saadaan pienemmällä voimalla nostettua raskaampia kappaleita helpommin ylöspäin. Mitä loivempi on kalteva taso, sitä pienempi voima riittää kappaleen nostamiseen, mutta matka, jossa siirto tapahtuu pitenee. Tämä edellyttää, että liikekitkakerroin on suhteellisen pieni. 9. a) Suuri paine luistimen ja jään välillä muuttaa jäätä vedeksi. Luistimen alle muodostuva vesikerros on hyvin ohut (alle 0,1 mm). b) Muodostuva vesikerros vähentää luistimen ja jään välistä kitkaa. Mitä alhaisempi lämpötila on, sitä ohuemmaksi vesikerros muodostuu ja sitä suurempi on kitkakerroin. 10. Esimerkiksi sähkölaitteiden ja valaisimien tehoilla on merkitystä. Koneiden, esimerkiksi porakoneen ja tuulettimen pyörimisnopeudet voivat vaihdella. Kappaleiden massat vaihtelevat, jolloin niiden aiheuttama painovoima vaihtelee. Sähköliesi toimii tietyllä teholla, jolloin se tekee työtä lämmittäessään ruokaa. 11. a) Mekaniikan I pääsääntö: Kappale säilyttää lepo- tai liiketilansa, ellei mikään ulkopuolinen voima vaikuta siihen. Mekaniikan II pääsääntö: Voima voidaan ilmaista massan ja kiihtyvyyden avulla. b) Mekaniikan III pääsääntö: Voima, joka vaikuttaa kappaleeseen, synnyttää kappaleessa yhtä suuren, mutta vastakkaissuuntaisen, ns. tukivoiman (voiman ja vastavoiman laki). Katso kirjan esimerkki 7.3. W G h mgh 80 kg 981m/s, 3 m 1. P 470, 88 W 470 W 0, 47 kw t t t 5 s 13. Ratkaistaan muuntokerroin kilowateista hevosvoimiksi: 1 hv = 0,7355 kw 1 1kW hv. 0, 7355 Ratkaistaan tehtävä muuntokertoimen avulla: 0, 47088 0, 47088 kw hv 0, 640 hv 0, 64 hv. 0, 7355 Merkonomin ja datanomin fysiikka, kemia ja ympäristötieto Tehtävien ratkaisut Jarkko Haapaniemi, Sirkka Parviainen, Pirjo Wiksten Sivu 1
14. Kitkakerroin μ on luku, joka voi saada arvoja nollan ja ykkösen välillä. Kitkavoima F μ, on suunnattu liikkeen suuntaa vastaan. Kappaleen liikkuessa alustallaan on kitkavoima F μ = μ F, missä F on voima, jolla alusta vaikuttaa kohtisuorasti kappaleeseen. Eli mitä suurempi kitkakerroin ja mitä suurempi voima pintojen välillä (esimerkiksi vaakasuoralla pinnalla kappaleen massa), sitä enemmän voimaa tarvitaan kappaleen liikuttamiseen. Eräiden pintojen välisiä kitkakertoimia: Hankaavat aineet Lepokitkakerroin Liikekitkakerroin puu ja metalli 0,6 0,4 teräs ja jää (luistimet) 0,1 0,06 teräs ja teräs (voideltu) 0,15 0,09 teräs ja teräs 0,74 0,57 (voitelematon) kumi ja betoni 1,0 0,80 teflon ja teflon 0,04 0,04 lumi ja sukset ( 10 ºC) 0, 0, lumi ja sukset (0 ºC) 0,1 0,05 Lepokitkakertoimen arvoa käytetään laskelmissa, jossa kappaleeseen kohdistuu voimia, mutta kappale ei vielä liiku. Liikekitkakerrointa puolestaan käytetään laskelmissa, jossa liikkuvaan kappaleeseen kohdistuu voimia. Varastointiolosuhteet, s. 110 1. Yleensä tuorevihanneksia pitää säilyttää kosteissa olosuhteissa, mutta 100 %:n kosteudessa kosteus tiivistyy kasvien pinnalle, jolloin erilaiset homeet ja muut mikrobit saavat otollisen kasvualustan. Varaston lämpötila on pidettävä riittävän alhaisena ja tuuletuksesta on huolehdittava, jos halutaan, että tuorevihannekset säilyvät pitkään.. Kosteus ja pöly vahingoittavat elektroniikkaa. Esimerkiksi TV-vastaanottimeen kertynyt pöly lisää tulipaloriskiä. Myös pakkasessa ja suurissa lämpötilanvaihteluissa elektroniikka voi vioittua. Elektroniset laitteet eivät kestä suuria tärinöitä ja kolhuja, joten ne pitää pakata hyvin. 3. Hedelmät säilytetään kaupan varastossa viileässä ja kosteassa, mistä ne tuodaan myymälään huoneenlämpöiseen tilaan, jossa vallitsee normaali kosteus. 4. Eräät hedelmät ja tuorevihannekset erittävät eteenikaasua eli niiden soluhengitys toimii, vaikka kasvi ei enää kasvakaan. Tuulettamattomassa tilassa eteeniä kertyy ilmaan, kasvien soluhengitys kiihtyy ja kasvit kypsyvät ja pilaantuvat nopeammin. Merkonomin ja datanomin fysiikka, kemia ja ympäristötieto Tehtävien ratkaisut Jarkko Haapaniemi, Sirkka Parviainen, Pirjo Wiksten Sivu