Mekaniikan suureet

1. Mekaniikan suureet pieni kokoelma mekaniikan suurejärjestelmästä Mikko Rahikka 2001

2. nämä käsitteet ovat hankalia määrittää ilman muita suureita aikaa voidaan mitata jaksollisten ilmiöiden avulla, kuten maapallon vuorokautinen tai vuotuinen liike pituus (kahden pisteen välimatka) mitataan mitan avulla [t] = sekunti = s [s] = metri = m Aika t ja paikka s mrahikka@hyl.edu.hel.fi

3. Nopeus kuvailee kappaleen paikan muuttumista eri ajan hetkinä Nopeus on paikan muutosnopeus Keskinopeus on ts-koordinaatistossa pisteiden kautta kulkevan suoran kulmakerroin Hetkellinen nopeus on tangentin kulmakerroin. Nopeus on vektorisuure. Nopeus v mrahikka@hyl.edu.hel.fi

4. Kiihtyvyys kuvailee nopeuden muutosta. Kiihtyvyys on nopeuden muutosnopeus. Keskikiihtyvyys on tv-koordinaatistossa suoran kulmakerroin. Hetkellinen kiihtyvyys on tangentin kulmakerroin Kiihtyvyys on vektorisuure. Kiihtyvyys a mrahikka@hyl.edu.hel.fi

5. Hidas massa m • Massa kuvaa kappaleen hitautta, eli pyrkimystä pysyä paikallaan tai jatkaa matkaansa vakionopeudella suoraviivaisesti. • Massa voidaan määritellä törmäyttämällä kappaleita ja tutkimalla niiden nopeuden muutoksia. • [m]=kg mrahikka@hyl.edu.hel.fi

6. Painava massa m • Painava massa kuvaa sitä, miten gravitaatiovuorovaikutus vaikuttaa kappaleiden välillä. • Kaikki mittaukset osoittavat, että hidas ja painava massa voidaan samaistaa. • Painavuutta voidaan mitata vaakojen avulla. mrahikka@hyl.edu.hel.fi

7. Liikemäärä kuvaa kappaleen liiketilaa. Liikemäärä on se suure, joka säilyy törmäyksissä (ilman ulkoisia vuoro- vaikutuksia). Liikemäärä on vektorisuure. Liikemäärä p Liikemäärän muuttamiseen (suuruus tai suunta) tarvitaan voimaa. Liikemäärän säilymislaki!! mrahikka@hyl.edu.hel.fi

8. Impulssi kuvaa sitä vaikutusta, jolla vuorovaikutus (voima) vaikuttaa kappaleeseen. Impulssi on liikemäärän muutos. Jos vuorovaikutus kestää kauan tai on voimakas, niin impulssikin on. I = ∆p Impulssi I mrahikka@hyl.edu.hel.fi

9. Voima F • Voima kuvailee vuorovaikutuksen hetkellistä voimakkuutta. • Jos kappaleeseen vaikuttaa voima, niin se muuttaa kappaleen liikemäärää (nopeutta). • Voima ja vastavoima! mrahikka@hyl.edu.hel.fi

10. Voima ja impulssi • Jos voima F vaikuttaa kappaleeseen ajan ∆t, niin se saa impulssin F·∆t, eliF·∆t=∆p • tF-koordinaatistossa kappaleen liikemäärän muutos onpinta-ala. mrahikka@hyl.edu.hel.fi

11. Työ • Jos voima F vaikuttaa kappaleeseen matkan s, niin sanotaan, että voima on tehnyt työn W, jonka suuruus W = Fs. • Matka lasketaan voiman suunnassa! • Työ voi olla kappaleen nopeutta kasvattavaa tai hidastavaa. • Huomaa, että ympyräradalla keskipistettä kohden suuntautuva voima ei tee työtä. mrahikka@hyl.edu.hel.fi

12. Energia • Tämä käsite on vaikea määritellä yleisesti, usein se määritellään seuraavasti. • Energia on kyky tehdä työtä. • Energialajit muuttuvat toisiksi, esim lampussa sähköenergia muuttuu valoksi eli sähkömagneettiseksi säteilyksi ja lämpöenergiaksi. • Energia säilyy! mrahikka@hyl.edu.hel.fi

13. Liike-energia • Jos kappale liikkuu nopeudella v, niin sen liike-energia etenemisliikeen suhteen on Ek. • Jos kappale pyörii, niin sen pyörimisenergia on ER mrahikka@hyl.edu.hel.fi

14. Potentiaalienergia • Jos kappaletta liikutetaan maanpinnan läheisyydessä korkeuseron h verran, niin sen potentiaalienergia muuttuu Ep = mgh. • Yleisesti potentiaalienergia on kappaleen kyky tehdä työtä paikkansa tai esim. muodonmuutoksensa avulla. • Energia on sitoutunut voimakenttiin, esim. gravitaatio, smg-kenttiin. F=mg h mrahikka@hyl.edu.hel.fi

15. Teho ja hyötysuhde • Teho on energian käytön nopeuden mitta. • Hyötysuhde kuvaa laitteen antaman ja sen ottaman työn suhdetta. mrahikka@hyl.edu.hel.fi