Opintojaksossa tarkastellaan tasaista ja muuttuvaa liikettä. Opintojaksossa perehdytään voimaan olennaisena kappaleiden välisiä vuorovaikutuksia kuvaavana suureena ja siihen, miten Newtonin II lakia käytetään mallinnettaessa voiman vaikutusta liiketilan muutokseen. Energiaa ja liikemäärää tarkastellaan mekaniikan keskeisinä käsitteinä ja säilyvinä suureina.

Opintojakso voidaan toteuttaa osana yhteistyötä Turun yliopiston kanssa. Yhdessä opintojaksojen Kokeellinen fysiikka (FY11) ja Tähtitiede (FY10) suoritusten kanssa opintojakso tarjoaa mahdollisuuden suoravalintaan Turun yliopistoon. Siellä opintojakson suoritus korvaa yliopiston kurssin ”johdatus maailmankaikkeuteen”.

Yleiset tavoitteet

Opintojakson tavoitteena on, että opiskelija

• osaa tutkia kokeellisesti voimaan ja liikkeeseen liittyviä ilmiöitä
• osaa tuottaa ja analysoida graafisia esityksiä mittausaineistosta
• ymmärtää säilymislakien merkityksen fysiikassa
• tuntee voimaan ja liikkeeseen liittyviä turvallisuusnäkökohtia.

Keskeiset sisällöt

• tasainen ja tasaisesti kiihtyvä suoraviivainen liike
• kappaleiden vuorovaikutus ja voima sekä Newtonin lait
• voimien yhteisvaikutus, voimakuvio ja liikeyhtälö
• paino ja kitka
• liike-energia, potentiaalienergia ja mekaaninen energia
• mekaanisen energian säilyminen ja mekaniikan energiaperiaate
• liikemäärä, impulssi, liikemäärän säilyminen ja yksiulotteiset törmäykset

Opintojakson keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavissa temaattisissa yhteyksissä: vesi- ja tuulivoima, liikenne sekä urheilu.

Keskeisiä sisältöjä voidaan tarkastella esimerkiksi seuraavilla kokeilla: putoamiskiihtyvyyden määrittäminen, kitkakertoimen määrittäminen ja kappaleeseen vaikuttavien voimien määrittäminen.

Laaja-alainen osaaminen

Monitieteinen ja luova osaaminen: Tasaista ja tasaisesti kiihtyvää suoraviivaista liikettä voidaan tutkia liikeanturin avulla, jolloin tieto- ja viestintäteknologiaa käytetään kokeellisten havaintojen keräämiseen sekä mittaustulosten käsittelyyn ja tulkitsemiseen.

Hyvinvointiosaaminen: Turvallisuusnäkökohtia voidaan tarkastella esimerkiksi liikenteessä yhteiskunnan ja yksilön näkökulmista. Liikenneturvallisuuden kannalta keskeistä on ymmärtää renkaiden ja tien välisen kitkan sekä ajonopeuden vaikutus pysähtymismatkaan. Newtonin lakien avulla on mahdollista ymmärtää turvavöiden ja -tyynyn merkitys törmäystilanteissa.

Vuorovaikutusosaaminen: Kinematiikan ja dynamiikan keskeisten ilmiöiden tutkiminen on usein mahdollista vain ryhmätyönä. Saatuja tuloksia esittämällä voidaan vahvistaa opiskelijan esiintymistaitoa ja -varmuutta. Siten opintojaksoon liittyvä kokeellinen työskentely kehittää opiskelijan yhteistyö- ja vuorovaikutustaitoja sekä monilukutaitoa.

Myös liikkeen graafisten esitysten tuottaminen ja analysointi ovat luontevaa materiaalia ryhmätyöskentelylle. Esimerkiksi liikkeen rekonstruoiminen graafisen esityksen pohjalta ja rekonstruktion verifioiminen voi olla oiva aihe liikkeen opiskelemiseen ryhmissä.

Esitietovaatimukset

Energia ja lämpö (FY03)

Itsenäinen suoritus on mahdollinen.

Arviointi

Numeroarvionti.