Fysiikan tehtävä

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Terve,

Pienimuotoinen ongelma tuli melko perus tehtävässä. Lähinnä siis sanamuodoissa. Tehtävä on tällainen;

"Mäen korkeus 10 m, lapsen ja kelkan massa 20 kg ja liikekitkakerroin 0,20.

Kuinka suuren työn koira tekee vetäessään kelkan suoraan rinnettä ylös, kun rinteen kaltevuus vaakatasoon nähden on 19 astetta?"

Itse kuvittelin, että tehtävässä siis kysytään pelkkää työtä W= F*s, mutta vastaukseen oli lisätty myös potentiaalienergian muutos.

Eikös tälloin kysymys pitäisi muotoilla esim. "Kuinka suuri on energian muutos?" tms.

Mahdonko ajatella nyt jotenkin tyhmästi?

Kommentit (8)

Denzil Dexter
Seuraa 
Viestejä6665
Liittynyt7.8.2007

Energian muutos on jouleja ja työ on jouleja. Eli sama asia tässä tapauksessa.
Tosin tehtävään on mahdoton saada tarkkaa vastausta, koska koiran veto jatkuu niin kauan, että penska on mäen huipulla. Tällöin koiran on täytynyt siirtyä jo alamäen puolelle hiukan narun pituudesta ja vuoren laen muodosta riippuen. Kelkkä-penska-koira-yhdistelmän massakeskiö voikin liikkua alaspäin vedon loppuvaiheessa jolloin on kyseenalaista, tekeekö se työtä.
Pyydä opettajalta lisätietoja, sekä muutama lisäpäivä tehtävän ratkaisemiseksi.

Jorma
Seuraa 
Viestejä2350
Liittynyt27.12.2008
Finlonda
Terve,

Pienimuotoinen ongelma tuli melko perus tehtävässä. Lähinnä siis sanamuodoissa. Tehtävä on tällainen;

"Mäen korkeus 10 m, lapsen ja kelkan massa 20 kg ja liikekitkakerroin 0,20.

Kuinka suuren työn koira tekee vetäessään kelkan suoraan rinnettä ylös, kun rinteen kaltevuus vaakatasoon nähden on 19 astetta?"

Itse kuvittelin, että tehtävässä siis kysytään pelkkää työtä W= F*s, mutta vastaukseen oli lisätty myös potentiaalienergian muutos.

Eikös tälloin kysymys pitäisi muotoilla esim. "Kuinka suuri on energian muutos?" tms.

Mahdonko ajatella nyt jotenkin tyhmästi?


Et sinä mitenkään tyhmästi ajatellut.
Työ tässä tapauksessa on potentiaalienergian muutos ja kitkan voittamiseen tehtävä työ. Siis molemmat yhdessä. Voit laittaa kysymyksen ja vastauksen kokonaisuudessaan, sanasta sanaan näkyviin, niin kyllä täällä joku sanoo onko vastaus asiallinen ja oikein.

Vierailija

"Koira vetää kelkassa olevan lapsen mäen juurelta 10 m korkuisen pulkkamäen laelle. Lapsen ja kelkan yhteinen massa on 20 kg ja kelkan ja lumen välinen liikekitkakerroin 0,20.
Kuinka suuren työn koira tekee vetäessään kelkan suoraan rinnettä ylös, kun rinteen kaltevuus vaakatasoon nähden on 19 astetta?"

Näin siis itse tämän tein:

Koiran tekemä työ W = F * s

F=liikekitkakerroin * N

cos(19)= N/G --> N = cos(19) * G

Josta saadaan, F = liikekitkakerroin * m * g * cos(19)

F sijoitetaan W = F * s yhtälöön ja saadaan

W = liikekitkakerroin * m * g * cos(19) * s

s= 10 / sin(19)

W = 0,2 * 20 kg * 9,81 m/s*s * cos (19) * ( 10/sin(19) )
josta tulee W = 1139,612 J eli 1,1 kJ

Tämä siis on koiran tekemä työ, joka on yhtäsuuri kuin liikettä vastustava kitkavoima, eikös niin?

Kirjan takana on kuitenkin vastaus 3,1 kJ.

Tähän täytyisi lisätä potentiaalienergia mgh josta tulee 1962 J eli yhteenlaskettuna näistä tulee tuo 3,1 kJ.

Opettajalta en voi saada apuja vaan opiskelen itse pääsykokeita varten. Siksi tulin tänne kun täällä tuntuu asiat olevan monella halussa.

Vierailija

Kuten Jorma selitti niin kyllä koira joutuu tekemään työtä myös sen kelkan ja lapsen nostamiseen eli tottakai potentiaalienergian muutos on työn tulosta. Koiran itsensä liikutteluun kuluvaa työtä ei kysytty. Eikä koiran massaakaan ole annettu joten sitä ei edes voi laskea.

bosoni
Seuraa 
Viestejä2704
Liittynyt16.3.2005

Ei sitä nousuun tehtyä työtä ole pakko laskea erikseen potentiaalienergiasta. Jos haluat käyttää työn lausekkeena F*s, niin voit sisällyttää siihen F:ään kitkavoiman lisäksi painovoiman mäen suuntaisen komponentin. Silloin saat sen voiman, jota vastaan koira tekee työtä. Liikettä ylämäessä ei vastusta vain kitkavoima!

Lopputulos on tietysti sama kuin tuolla käyttämälläsi toisella menetelmällä, jonka voit helposti laskemalla todeta.

Jos sorruin (taas) virheeseen, niin tukka varmaan vain oli silmillä, kuten kuva osoittaa...

Vierailija
korant
Kuten Jorma selitti niin kyllä koira joutuu tekemään työtä myös sen kelkan ja lapsen nostamiseen eli tottakai potentiaalienergian muutos on työn tulosta. Koiran itsensä liikutteluun kuluvaa työtä ei kysytty. Eikä koiran massaakaan ole annettu joten sitä ei edes voi laskea.
Koiran itsensä liikutteluun kuluvaa työtä ei tarkoitettu kysyä, mutta valitettavasti taas kerran tehtävän laatija kysyi vahingossa koiran tekemää työtä, eikä koiran lapselle + kelkalle tekemää työtä.
Tarkasti ottaen siis esim koiran jalkalihasten lämmittämiseen kuluva energia on myös mukana koiran tekemässä työssä, kuten myös ilmanvastuksesta aiheutuva lisätyö, ja miksei myös koiran keuhkojen ja verenkierron ylläpitämiseksi tekemä työkin kuulu kuvaan mukaan.

Tässä siis tarkoitettiin kysyä vetonarun tekemää työtä, mutta vahingossa virheellisesti kysyttiinkin koiran tekemää työtä, mikä on aivan eri asia.

Vetonarun tekemä työ voidaan siis laskea kertomalla vakio voima vetonarussa sen kulkemalla matkalla.
Ja vetonarun voima aiheutuu niin kitkasta, lapsen ja kelkan painovoiman osuudesta mäen suuntaan kuin myös lapsen + kelkan kiihdyttävästä voimasta, mikä on tarkoitettu oletettavaksi nollaksi, vaikkei sitäkään tietenkään ymmärretty tehtävän laatijan toimesta mainita.

Painovoiman mäen suuntainen komponentti on siis m * g * sin(19 astetta) minkä voit lisätä siihen laskemaasi kitkavoimaan, niin saat tuo vetonarun voiman.

Vierailija
kuukle
myös lapsen + kelkan kiihdyttävästä voimasta, mikä on tarkoitettu oletettavaksi nollaksi, vaikkei sitäkään tietenkään ymmärretty tehtävän laatijan toimesta mainita

Turhaa saivartelua! varsinkin tuo kiihdyttämiseen tarvittava voima koska mäen laella kuitenkin voidaan pysähtyä jolloin kiihdytyksen ja hidastuksen enrgiat kumoutuvat. Naruhan ei kelkkaa vedä eikä tee työtä pätkääkään vaan koira sen työn tekee. Tarkoitetaan tietenkin koiran tekemää työtä kelkan ja tytön vetämiseen. Naru välittää työn edelleen kelkkaan mutta ei tee sitä. Tai voidaan sanoa että narun vetovoima tekee työn. Siis voima tekee työn, ei naru. (Kuukle tais vähän naruttaa). Koiran fysiologiset häviöt on sitten erikseen ja on selvää ettei niitä kukaan voi laskea. Pitäisi tietää mm. paljonko koira kusaisee tai paskoo tai pieraisee matkalla.

Vierailija
korant
Koiran fysiologiset häviöt on sitten erikseen ja on selvää ettei niitä kukaan voi laskea.
Itseasiassa ainakin ihmisen tekemää työtä onkin laskettu. Eri asia sitten millä tarkkuudella, mutta ihan riittävällä kuitenkin.
Siis ruoasta saatavan energian tarvetta kevyessä työssä, raskaassa työssä, jne ...
Onhan jo tuntemattomassa sotilaassakin ikimuistoinen kohtaus siitä, miten ei voi olla nälkä kun joku herra jossain on jo laskenut paljonko ruokaa tarvitaan ja se määrä on jo annettu.

Ei liene mitään syytä miksi laskeminen onnistuu ihmiselle, muttei koiralle. Ei tietenkään onnistu ilman tarvittavia lähtötietoja ja kokemusta tällaisesta laskennasta, ei siis todellakaan olisi mikään koulutehtävä.

Uusimmat

Suosituimmat