Monivalinnat (201–204)

201. Saviliejun kantavuus

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

Masan omakotitalon rakennustyömaalla takapiha oli muuttunut syksyn sateiden myötä saviliejuksi. Masa testasi liejun upottavuutta 1,0 kg punnuksella ja havaitsi ettei punnus vajoa, kunhan se on vähintään 4 cm kertaa 6 cm kokoisen kevyen vanerilevyn päällä. Kuinka suuri kevyt vanerilevy tarvitaan, jotta Masa voi seistä sen päällä levyn vajoamatta saviliejuun? Masan massa on 74 kg.

Täydennä ratkaisu:

Vertailtaessa Masaa ja punnusta silloin kun ne juuri ja juuri eivät vajoa saveen, voidaan todeta, että




Lasketaan paine, jonka kilon punnus kohdistaa saviliejun pintaan silloin, kun se ei vajoa.

Paine lasketaan lausekkeella






Voima, jolla puupalikka painaa liejua, on puupalikan paino, eli N.

Pinta-ala, jolle tämä voima kohdistuu, on m².

Paine, jonka liejun pinta kestää, on siis Pa.

Nyt kun tiedetään paine, jonka pinta kestää, voidaan laskea Masan kannattelemiseen vaaditun vanerilevyn pinta-ala. Liejuun kohdistuvan paineen pitää olla Masan tapauksessa sama kuin punnuksen tapauksessa, jotta Masa ei vajoa.

Pinta-ala saadaan lausekkeella






Voima, jolla Masa painaa liejua, on Masan paino, eli N.

Pinta-alaksi saadaan m².

Pyöristettynä oikeaan tarkkuuteen tämä on m².

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

202. Jäähän kohdistuva paine

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

1. Paine lasketaan kaavalla





2. Yksi Pascal on yhtä suuri kuin





3. Henkilön massa on 76 kg. Häneen kohdistuva paino on suuruudeltaan





4. Henkilö seisoo jäällä. Henkilön kenkien pohjien yhteenlaskettu pinta-ala on 0,02 m2. Kuinka suuri paine kohdistuu jään pintaan?





5. Henkilö nostaa toisen jalan ja seisoo yhdellä jalalla. Tällöin jäähän kohdistuva paine



Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

203. Happipullon kaasun paine

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

Sukeltajan happipullossa on kaasua, jonka paine on 150 baaria.

1. Pullon ylipaine aiheutuu sen sisältämien kaasumolekyylien




2. Kuinka suuri on kaasun ylipaine ulkoilmaan nähden?





3. Pullon korkin pinta-ala on 0,0001 m2. Kuinka suuri on ylipaineen aiheuttama korkkiin kohdistuva voima likimäärin?





4. Sukeltaja käyttää happipullon kaasua. Tällöin kaasumolekyylien määrä pullossa vähenee





5. Jos vuoristokiipeilijä käyttäisi samaa happipulloa kiipeillessään, olisi sen ylipaine


Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

204. Nesteen paine

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

Vesijohtoverkon sopiva paine on 4,0–6,0 baaria. Paineen synnyttämiseksi vesi voidaan pumpata vesitorniin, josta vesi virtaa vapaasti kiinteistöjen putkistoihin. Kuinka korkealla veden käyttöputkiston yläpuolella vesitornin vesisäiliön tulee olla, jotta paine on sopiva?

Täydennä ratkaisu.

Perusyksiköihin muunnettuna sopiva paine on pienimmillään Pa ja suurimmillaan Pa.

Kiinteistön vesiputkien paine muodostuu normaalista ilmanpaineesta, jonka suuruus on Pa sekä veden pinnan korkeudesta riippuvasta hydrostaattisesta paineesta.

Vesiputkien kokonaispaine lasketaan kaavalla






Korkeudelle voidaan ratkaista kaava






Veden tiheys [[$\rho$]] on 1000 kg/m3 ja putoamiskiihtyvyys [[$g$]] on 9,81 m/s2. Sijoitetaan näiden lisäksi kaavaan ilmanpaine ja paineen raja-arvot. Pyöristetään tulos kahden numeron eli metrin tarkkuuteen.

Pienimmillään korkeuden tulee olla ja korkeintaan se voi olla metriä.

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen