Miten tämä lasketaan. Apua kaivataan....

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Eli kysymys on asetettu näin:

Vaakasuora levy pyörii tasaisesti pystysuoran akselinsa ympäri. Pieni kappale on asetettu 0,20m etäisyydelle akselista. Kappale on levossa levyn suhteen, kun kierrosaika on 1,2s, mutta lähtee liukumaan jos aika on pienempi. Laske kappaleen ja levyn välinen lepokitkakerroin.

Vastaus on varmasti yksinkertainen mutta ei nyt tule millään mieleen... Voisiko vastaaja myös vähän selittää eri vaiheet ja idean ratkaisun takana?

Kiitoksia avusta jo etukäteen.

Sivut

Kommentit (35)

Vierailija

Kai tiedät, miten lasketaan keskeiskiihtyvyys. Vertaa sitä painovoiman kiihtyvyyteen g, mikä kai oletetaan tunnetuksi. Entä miten määritetään kitkakerroin. Jos et tiedä niin katso oppikirjasta. Tällaisten tehtävien ratkaisussa ajatteleminen on sallittua ja myös toivottavaa.

Vierailija

Ymmärrät kai, ettei ole eettisesti oikein käyttää tämän palstan suunnatonta älykapasiteettia sinun omien henkilökohtaisten läksyjesi ratkaisemiseen?

Vierailija
Opettaja
Mutta älä käytä keskipakoisvoimaa.
Itse asiassa kitkakertoimen määritelmästä seuraa että tässä on havainnollisempaa käyttää keskipakovoimaa ja painovoimaa. Mietippä "Opettaja" sitä mikä voima saa kappaleen luisumaan ja ylittämään lepokitkan kun kierrosaika jää alle 1,2 s.

Vanha jäärä
Seuraa 
Viestejä1557
Liittynyt12.4.2005
korant
Itse asiassa kitkakertoimen määritelmästä seuraa että tässä on havainnollisempaa käyttää keskipakovoimaa ja painovoimaa. Mietippä "Opettaja" sitä mikä voima saa kappaleen luisumaan ja ylittämään lepokitkan kun kierrosaika jää alle 1,2 s.

Keskeiskiihtyvyyden aiheuttama hitausvoima?

Vanha jäärä

Vierailija
Opettaja
Empäs nyt, "korant", viitsi kommentoida enempää.
Valitettavasti joillekin on yksinkertaiset perusasiat opetettu väärin siten, ettei ymmärretä edes Newtonin kolmatta peruslakia. Kun kappale liukuu alustalla, tarvitaan jokin voima ylittämään kitkavoima. Jos kyseessä on kaltava taso, tuo voima on pinnan suuntainen painovoiman komponentti. Mutta kun kyse on vaakasuorasta pinnasta ja vaakasuuntaisesta kiihtyvyydestä, niin tuon kitkavoiman voittamiseen ei sitten tarvita joidenkin mielestä mitään voimaa. Tässä pyörivän levyn tapauksessa se on juuri keskihakuisvoiman vastavoima, mikä tunnetaan nimellä keskipakovoima tai keskipakoisvoima ja on kiihtyvyyttä vastustava hitausvoima.

Vierailija
korant
Mutta kun kyse on vaakasuorasta pinnasta ja vaakasuuntaisesta kiihtyvyydestä, niin tuon kitkavoiman voittamiseen ei sitten tarvita joidenkin mielestä mitään voimaa. Tässä pyörivän levyn tapauksessa se on juuri keskihakuisvoiman vastavoima, mikä tunnetaan nimellä keskipakovoima tai keskipakoisvoima ja on kiihtyvyyttä vastustava hitausvoima.

Oletko sitä mieltä, että kun kappale poistuu tältä ympyräradalta ja jatkaa liikettä suoraviivaisesti eteenpäin, niin tähän suoraviivaiseen liikkeeseen tarvitaan jonkinlainen voima? Eikö olisi loogisempi tulkinta, että tarvitaan nimenomaan jokin voima (eli tässä tapauksessa kitkavoima) pitämään kappale ympyräradalla (eli oleellisesti jatkuvasti kiihtyvässä liikkeessä) ja kun ympyräradan "vaatimukset" kiihtyvyyden suhteen kasvavat ympyräliikkeen kierrosnopeuden kasvaessa, niin tämä kitkavoiman aiheuttama kiihtyys ei enää riitä pitämään kappaletta ympyräradalla? Tällöin ei myöskään tarvitse keksiä mitään näennäisvoimia selittämään tätä suhteellisen yksinkertaista tilannetta.

Edit: Ehdotelmani ratkaisusta. En sitten tiedä kauanko nämä linkit pysyvät valideina.

Vierailija
durp
Oletko sitä mieltä, että kun kappale poistuu tältä ympyräradalta ja jatkaa liikettä suoraviivaisesti eteenpäin, niin tähän suoraviivaiseen liikkeeseen tarvitaan jonkinlainen voima?
Lue tarkemmin. Kun kappale lähtee liukumaan pyörivällä alustalla se ei suinkaan kulje suoraviivaisesti enkä puhunut lainkaan tilanteesta kun kappale on irronnut alustaltaan. Tämän suuntaista hölynpölyä väittävät unohtavat aina, että tuossa vaiheessa kappaleeseen ei vaikuta kitkavoimakaan joten silloin siinä ei ole mitään sivuttaiskiihtyvyyttä eikä keskipakovoimaa. Yritäpä nyt jotenkin tunkea kalloosi, että tässä keskipakovoima on keskeisvoiman vastavoima. Ne ovat aina yhtäsuuret ja vastakkaiset ja esiintyvat siis voimaparina. Pyörivä alusta vaikuttaa keskihakuisvoimalla kappaleeseen ja kappale vaikuttaa keskipakoisvoimalla alustaan. Kertaapa Newtonin kolmas laki. Äläkä yritä taas sotkea tähän mitään näennäisvoimia, jollaisia ei ole olemassakaan vaan kyse on todellisista voimista. Koordinaatistoja ei myöskään ole olemassa. Ne ovat vain apuvälineitä koordinaattien ja nopeuksien määrtykseen ja samalla sekoittamaan joidenkin ajatukset perusteellisesti.

Eusa
Seuraa 
Viestejä13402
Liittynyt16.2.2011
korant
durp
Oletko sitä mieltä, että kun kappale poistuu tältä ympyräradalta ja jatkaa liikettä suoraviivaisesti eteenpäin, niin tähän suoraviivaiseen liikkeeseen tarvitaan jonkinlainen voima?
Lue tarkemmin. Kun kappale lähtee liukumaan pyörivällä alustalla se ei suinkaan kulje suoraviivaisesti enkä puhunut lainkaan tilanteesta kun kappale on irronnut alustaltaan. Tämän suuntaista hölynpölyä väittävät unohtavat aina, että tuossa vaiheessa kappaleeseen ei vaikuta kitkavoimakaan joten silloin siinä ei ole mitään sivuttaiskiihtyvyyttä eikä keskipakovoimaa. Yritäpä nyt jotenkin tunkea kalloosi, että tässä keskipakovoima on keskeisvoiman vastavoima. Ne ovat aina yhtäsuuret ja vastakkaiset ja esiintyvat siis voimaparina. Pyörivä alusta vaikuttaa keskihakuisvoimalla kappaleeseen ja kappale vaikuttaa keskipakoisvoimalla alustaan. Kertaapa Newtonin kolmas laki. Äläkä yritä taas sotkea tähän mitään näennäisvoimia, jollaisia ei ole olemassakaan vaan kyse on todellisista voimista. Koordinaatistoja ei myöskään ole olemassa. Ne ovat vain apuvälineitä koordinaattien ja nopeuksien määrtykseen ja samalla sekoittamaan joidenkin ajatukset perusteellisesti.

Yksinkertaisesti: keskipakoisuus ja gravitaatio ovat ilmiöitä, joissa voima voidaan mitata kun jokin vastustaa tasaista liiketilaa. Se voima on aina sähkömagnetismia.

Hienorakennevakio suoraan vapausasteista: 1 / (1^0+2^1+3^2+5^3+1^0/2^1*3^2/5^3) = 1 / 137,036

Ohman
Seuraa 
Viestejä1637
Liittynyt17.10.2010

Korant sanoi, että koordinaatistoja ei myöskään ole olemassa. Ne ovat vain apuvälineitä koordinaattien ja nopeuksien määrtykseen ja samalla sekoittamaan joidenkin ajatukset perusteellisesti.[/quote]

Lainaus:



Koordinaatistoja ei ole olemassa, mutta silti koordinaatit ja nopeudet voidaan määritellä!Huh,huh,korant!

Ohman

Vierailija
korant
Valitettavasti joillekin on yksinkertaiset perusasiat opetettu väärin siten, ettei ymmärretä edes Newtonin kolmatta peruslakia. Kun kappale liukuu alustalla, tarvitaan jokin voima ylittämään kitkavoima.

Lauseissasi ensiksi puhut, että tässä kyseisessä tapauksessa tarvitaan jokin voima, joka ylittää kitkavoiman.

Myöhemmässä tekstissäsi sanot, että käyttämäsi termi keskipakoisvoima viittaa kitkavoiman vastavoimaan:

korant
Yritäpä nyt jotenkin tunkea kalloosi, että tässä keskipakovoima on keskeisvoiman vastavoima. Ne ovat aina yhtäsuuret ja vastakkaiset ja esiintyvat siis voimaparina.



Vaihdoit yllättäen kantaasi siihen, että ne voimat ovatkin yhtäsuuret ja silti väität, että tarvitaan jokin voima ylittämään kitkavoima? Olet selvästi sisäisissä ristiriidoissa.

Todennäköisesti tuo aikaisempi tekstisi oli kuitenkin jonkinnäköinen lipsahdus, ja tarkotat tällä käsitteellä "keskipakoisvoima" nimenomaan käsitettä "Reactive centrifugal force", eli keskeiskiihtyvyyden aiheuttaman voiman vastavoima. Olisi mielestäni hyvä eritellä kielenkäytössä usein väärin käytetty ja ymmärretty keskipakoisvoima ja tämä reaktiivinen keskipakoisvoima.

Laskujen kannalta tämä reaktiivinen keskipakoisvoima on hyödyllinen, mutta se ei työnnä sinua mutkassa ajavan auton sisällä minnekkään. Penkin kitkavoima työntää sinua, ja sinä työnnät penkkiä. Näin sanoo Newtonin kolmas laki.

Ennemminkin tutkittaessa syytä, jonka vuoksi kappale lähtee ympyräradalta, on pohdiskeltava massan hitauden lakia. Jatkat suoraviivaista liikettä, mikäli auton ikkuna ei kykene työntämään sinua kaarteen sisäkurviin tarpeeksi suurella voimalla (ts. työnnät vastavoiman lain nojalla ikkunaa niin suurella voimalla, että se hajoaa, jolloin lennät ulos ikkunasta pientareelle.) Sama pätee myös alkuperäisen postaajan tilanteessa, mutta tällöin on otettava huomioon edelleen kappaleeseen vaikuttava kitkavoima, joka aiheuttaa kappaleelle liukumaan lähdön jälkeen edelleen tietynlaisen kaarevan radan, jokseenkin ei säteeltään niin pientä kuin alkuperäinen sijainti olisi vaatinut.

Ja muista, että itse käsite "voima" on keksitty malliksi mallintamaan fysikaalista tilannetta (aivan kuten koordinaatistokin -- matemaatikot älkää suuttuko). Se ei ole täydellinen, eikä kuvaa välttämättä kaikkia mahdollisia tilanteita. Sillä saadaan laskettua hyviä ennusteita ja niin kauan kuin tulokset ovat suotavia, niin sitä käsitettä on syytä käyttää.

Vanha jäärä
Seuraa 
Viestejä1557
Liittynyt12.4.2005
durp
Sama pätee myös alkuperäisen postaajan tilanteessa, mutta tällöin on otettava huomioon edelleen kappaleeseen vaikuttava kitkavoima, joka aiheuttaa kappaleelle liukumaan lähdön jälkeen edelleen tietynlaisen kaarevan radan, jokseenkin ei säteeltään niin pientä kuin alkuperäinen sijainti olisi vaatinut.

Mietiskelin juuri, että tuon kappaleen rata liikkeellelähdön jälkeen saattaisi olla mielenkiintoinen määrittää, vaikkapa vain olettamuksella, että kitkakerroin säilyy vakiona.

Vanha jäärä

Ohman
Seuraa 
Viestejä1637
Liittynyt17.10.2010
korant
Opettaja
Mutta älä käytä keskipakoisvoimaa.
Itse asiassa kitkakertoimen määritelmästä seuraa että tässä on havainnollisempaa käyttää keskipakovoimaa ja painovoimaa. Mietippä "Opettaja" sitä mikä voima saa kappaleen luisumaan ja ylittämään lepokitkan kun kierrosaika jää alle 1,2 s.
author="" kirjoitti:



Ajatellaanpa kappaletta ensin liikkumattomalla tasolla. Kappaleessa on kiinni köysi, josta vedetään. Kitkakertoimen avulla voidaan laskea maksimivoima K,jolla kappale voi vastustaa tätä vetämistä. Kun vedon voima F < K, kappale vastustaa vetoa voimalla -F Newtonin 3. lain mukaisesti .Ei siis suinkaan voimalla K, muutenhan vetäjä liikkuisi"takaperin",kun kerran K > F. Kun vedon voima (köyden jännitys) ylittää tuon maksimivoiman K, eli F > K, kappale liikkuu vetäjän suuntaan, kitkavoima ei pysty enää pitämään sitä paikallaan.

Pannaan nyt tuo kappale laskuesimerkin levylle ja ruvetaan pyörittämään levyä. Jos kitkaa ei olisi, kappale ei liikkuisi mihinkään,vaikka levy pyörii. Mutta nyt on olemassa tuo kitkavoima .Kappale pyörii levyn mukana ja kitkavoima pitää sitä paikoillaan. Koska kappale liikkuu ympyräradalla, sillä on keskipistettä kohti kiihtyvyys a ja tarvitaan voima ma pitämään kappale paikoillaan, missä m on kappaleen massa.Niinkauan kuin ma < K, kappale pyörii nätisti mukana ja kitka aiheuttaa tuon voiman ma. Mutta jos pyörimisen nopeutta nostetaan,tarvittava ma kasvaa ja kitka pitää kappaleen paikoillaan vaan niinkauan kuin ma <= K, suurempaa voimaa kuin tuo K ei kitka saa aikaan. Kun pyörimisnopeus vielä kasvaa, kitkavoima (kitkavoiman maksimi) K ei pysty enää pitämään kappaletta entisellä ympyräradalla, vaan kappale lähtee liikkeelle.Mutta ei sitä mikään keskipakoisvoima kisko, vaan se, että kappaleen pitämiseksi entisellä radallaan tarvittaisiin voima ma, mutta sellaista voimaa ei ole, koska K < ma.

Kyllähän tällaisten asioiden sanalliset selitykset ovat aina vähän kömpelöitä, mutta koska tuo nyt tässä ketjussa on ollut tyyli, laitoin nyt sellaisen. Kyllä jotkut muutkin näkyvät jo aiemmin ajatelleen tästä asiasta samaan tapaan kuin minä nyt esitin.

Ohman

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat