Vuorovaikutus ja liike
ma 29.11.
to 25.11. Paineen kertausta
1. Kerrattiin paine ja tehtiin toinen helpompi koe siihen liittyen
2. Tutkittiin käsitteitä työ, teho ja energia. (to 25.11. Työ, teho ja energia)
Koe:
Välineet: lyijykynä
Paina lyijykynää sormien välissä kuten kuvassa.
Kumpaan sormeen kohdistuu suurempi voima? (voiman ja vastavoiman laki)
Miltä kynä tuntuu eri sormissa? Miksi?
Painovoima eli gravitaatiovoima (G)
Painovoima saa esimerkiksi esineet putoamaan Maata kohti sekä pitää satelliitit ja taivaankappaleet radoillaan.
Kappaleen paino on siihen kohdistuva taivaankappaleen (esim. Maan) vetovoima, joka aiheutuu gravitaatiosta.
Maa vetää puoleensa yhden kilogramman massaista kappaletta noin 10 newtonin voimalla (10N).
G=m⋅g
m= massa
g= putoamiskiihtyvyys (noin 10m/s^2)
Esimerkiksi 55kg painavan henkilön lattiaan kohdistama painovoima on
55kg⋅10m/s^2= 550 N.
Putoamiskiihtyvyys (g)
= kappaleen saama kiihtyvyys, kun se putoaa maahan.
Taulukkoarvo putoamiskiihtyvyydelle g on noin 9,81 m/s2. Yläkoulussa voidaan käyttää pyöristystä, jolloin putoamiskiihtyvyys on 10 m/s2.
- Paine kuvaa tiettyyn pinta-alaan kohdistuvaa voimaa.
- Paine kasvaa, kun pinta-ala pienenee.
Esim. tavallisilla kengillä upotaan hankeen, mutta lumikengillä ei. - Paine kasvaa myös, kun voima kasvaa.
Esim. painava ihminen uppoaa hankeen, mutta lapsi ei. - Jos kappaletta ei erikseen paineta pintaa vasten, niin voima on yleensä paino(voima).
- Kaava: (P eli paine on yhtä suuri kuin voima F newtoneina (N) jaettuna pinta-alalla A neliömetreinä)
- Paineen yksikkö on siis N/m2, jota merkitään lyhyemmin pascaleina Pa
- Laskuissa on siis pinta-ala muutettava yksikköön m2!
Fyysikko-vitsi
On Galilein vuoro laskea, jolloin Pascal menee ripeästi piiloon, mutta Newton jää paikoilleen seisomaan ja piirtää ympärilleen neliön.
Kun Galilei saa laskettua loppuun, hän näkee Newtonin ja huutaa "Newton nähty, Newton nähty!".
Newton vastaa: "Väärin! Yksi Newton per neliömetri on yksi Pascal!"
ke 24.11. Paine
Terävän veitsen terä on ohuempi kuin kuin tylsän veitsen, jolloin terävän veitsin voima kohdistuu pienemmälle alueelle. Mitä pienemmälle alueelle veitsen terä kohdistuu, niin sitä suuremman paineen se aiheuttaa leikattavaan pintaan.
Omena on helppo kuoria terävällä veitsellä, jolloin veitsen voima kohdistuu pienelle alueelle.-
Tutkimus: Jalan ja maan välinen paine
Määritä kuinka suuren paineen aiheutat seisoessasi lattialla.
-
Piirrä jalkasi (tai käsi jos olet käsilläseisoja)
-
opettajan antamalle ruutupaperille (huom! yleensä 0,7 cm x 0,7 cm = 0,49 cm2)
-
-
Määritä jalan pinta-ala (tai käden, jos osaat seisoa käsilläsi)
-
Epämääräisen kuvion pinta-alan saa melko tarkasti arvioitua seuraavasti:
-
Laske kokonaisten ruutujen lukumäärä.
-
Kokonaiset ruudut saa nopeiten laskettua suorakulmioiden avulla.
-
-
Lisää siihen vajaiden ruutujen lukumäärä jaettuna kahdella
(Tämä pitää oikeasti hämmästyttävän hyvin paikkansa! Osa vajaista ruuduista on lähes kokonaisia ja osa hyvin pieniä -> yhteensä kokonainen)
-
Kerro saamasi ruutujen yhteismäärä 0,49 cm2:lla.
-
-
-
Mieti, mikä on painosi Newtoneina. (Eli kerro painosi kymmenellä esim. 60kgkertaa 10.
-
Esimerkki suorakulmioiden hyödyntämisessä jalan/käden pinta-alan määrittämisessä:
- Laske lattiaan kohdistamasi paine (kaava löytyy yläpuolelta, huom! pinta-ala pitää olla neliömetreinä!)
- yhdellä jalalla seistessä (tai käsillä)
- kahdella jalalla seistessä (tai käsillä)
- Miten tulokset eroavat toisistaan?
ma 22.11. Noste
Johdanto
Omena ja tomaatti kelluvat vedessä, mutta porkkana uppoaa. Tästä luvusta selviää, mistä ero eri kappaleiden välillä johtuu.
Avainsanat:
Tiheys: Tiheys ilmaisee aineen/kappaleen massan suhteessa sen tilavuuteen.
Kelluminen: Se, kelluuko esine vai ei riippuu sen tiheydestä.
Tiheys
Iso kappale ei välttämättä ole suuri massaltaan, eikä pieni kappale ole välttämättä kevyt. Maitotölkin tilavuus on yksi litra ja sen massa on noin yksi kilogramma. Mikäli maitotölkin sisältö olisi kultaa, sen massa olisi melkein 20 kg. Tiheys on suure, joka kuvaa kappaleen massaa tilavuusyksikköä kohden.
Yhden kuutiodesimetrin kokoinen pala rautaa on massaltaan 7,9 kg. Tällöin 10 dm3:n massa on 79 kg ja 100 dm3:n massa on 790 kg. Raudan tiheys on siis 7,9 kg/dm3.
Alumiinin tiheys on pienempi kuin raudan tiheys. Alumiini on siis rautaa kevyempi metalli. Tämän takia joidenkin polkupyörien rungot valmistetaan alumiinista.
Tiheyden määrittäminen voidaan suorittaa helposti mittaamalla tutkittavan kappaleen tilavuus ja massa. Massa saadaan määritettyä vaa’an avulla. Yksinkertaisen kappaleen tilavuus voidaan määrittää mittaamalla kappaleen mitat ja laskemalla tilavuus näistä tiedoista. Mikäli halutaan määrittää esimerkiksi omenan tilavuus, voidaan omena upottaa vedellä osittain täytetyn mitta-astiaan ja tutkia kuinka kuinka paljon vedenpinta nousee. Tiheys saadaan laskettua jakamalla mitattu massa tilavuudella. Tiheyden tunnus on ρ ja yksikkö kgm3 (kilogramma kuutiometriä kohti).
Tiheyden perusyksikkö kgm3 on varsin pieni yksikkö, joten monessa tilanteessa on käytännöllisempää käyttää yksikköä kgdm3. Tiheyksien arvoja ei ole tarpeen opetella ulkoa, koska arvot löytyvät taulukoista. On kuitenkin hyvä muistaa, että veden tiheys on 1kgl=1000kgm3.
Kullanhuuhdonta perustuu kullan suureen tiheyteen. Kulta on hiekkaa tiheämpää, joten kulta painuu vaskoolin pohjalle, mutta tiheydeltään pienempi hiekka huuhtoutuu pinnalta veden mukana.
Lentokoneiden suunnittelussa on kiinnitettävä huomiota käytettävien materiaalien tiheyteen. Vanhat lentokoneet olivat puurunkoisia ja kangaspäällysteisiä. Kevyiden metallien ja komposiittien kehittyminen on mahdollistanut kestävämpien lentokoneiden valmistamisen. Lue lisää Wikipediasta.
Mikä tiheys on?
Tiheys on suure, joka kuvaa sitä, mikä on kappaleen massa (kg) tilavuusyksikköä (m3) kohti.
Kelluminen
Kelluminen tarkoittaa, että jos kappale asetetaan nesteeseen, kappale:
- uppoaa, jos kappaleen tiheys on nesteen tiheyttä suurempi
- leijuu, jos kappaleen tiheys on sama kuin nesteen tiheys
- kelluu, jos kappaleen tiheys on pienempi kuin nesteen tiheys
Esimerkiksi veteen pudotettu kivi uppoaa, mutta puupalikka kelluu. Ero puun ja kiven välillä johtuu tiheydestä. Kiven tiheys on noin 3000kg/m3, mutta kuivan puun tiheys vain 500kg/m3. Koska veden tiheys on 1kgl=1000kg/m3, on puupalikan tiheys pienempi kuin veden tiheys, mutta kiven tiheys puolestaan huomattavasti veden tiheyttä suurempi.'
Kellumiskoe! Mitkä esineet kelluvat ja mitkä uppoavat? Miksi?
(Englanninkielinen video tarinasta, kuinka Arkhimedes keksi nosteen ja siitä aiheutuvan kellumisen)
Tutustu PhET-simulaatioon tiheydestä ja kelluvuudesta.
Heliumilla täytetty ilmapallo kohoaa kohti taivasta, vaikka siihen on kiinnitetty pieni punnus. Tämä johtuu siitä, että pallon sisällä olevan heliumin tiheys on pallon ulkopuolella olevan ilman tiheyttä pienempi.
ti 24.11. Noste
Avainsanat:
Noste
Mikä noste on?
Noste on ylöspäin kohdistuva voima, joka vaikuttaa nesteessä tai kaasussa olevaan kappaleeseen.
Arkhimedeen lain mukaan nosteen suuruus on sama kuin kappaleen syrjäyttämän neste- tai kaasumäärän paino.
Missä tilanteissa nosteen huomaa?
Nosteen takia vappupallo karkaa yläilmoihin. Samasta syystä ihminen tuntee itsensä kevyemmäksi vedessä.
Tiedepaukku: Miten laiva voi kellua?
Toista videolla oleva koe.
Tutustu nosteeseen appletin avulla.
to 18.11. Kitka
Tavoite:
Oppilas osaa tutkia vuorovaikutuksista aiheutuvia voimia kuten kitkaa.
Katsotaan videot:
Miksi liukastumme?
Mihin kitkaa tarvitaan?
Vastaukset kysymyksiin löytyvät linkin takaa löytyviltä kahdelta videolta.
Oppitunnin tärkeimmät asiat löytyvät videolta: https://m.youtube.com/watch?v=cFn_4UboGoI&feature=emb_logo
Koko teksti:
Mitä hyötyä on kitkasta?
Ilman kitkaa kävelisit jalkakäytävällä kesälläkin kuin liukkaalla jäällä. Jo pystyssä pysyminenkin olisi vaikeaa. Edes kävelysauvoista ei olisi apua, sillä ilman kitkaa et saisi niistä pysyvää otetta. Yleensä kitka onkin erittäin hyödyllinen asia. Ilman kitkaa arkielämä olisi hankalaa.
-Pystyy pysähtymään, kun on tarve.
-Tavarat pysyvät paikoillaan
-Se tuottaa lämpöä (Kun kahta pintaa hankaa vastakkain)
-Se helpottaa liikkeelle lähtöä
Kuinka kitkaa lisätään?
Kitkaa voidaan lisätä esimerkiksi hiekoittamalla jäistä jalkakäytävää. Lipsuvaan sukseen lisätään pitovoidetta lisäämään kitkaa. Sählymailan varteen liimataan pitoteippiä, jotta se pysyy tiukasti käsissä. Kiipeillessä käsiin voidaan hieroa magnesiumia kitkan lisäämiseksi.
Mitä haittaa on kitkasta?
Vaikka kitka onkin pääosin hyödyllinen asia, on siitä joskus myös haittaa. Kitkan vuoksi pulkkaa voi olla raskasta vetää ja polkupyörää tuskaista polkea. Lisäksi kitka saa aikaan lämpöä. Sen voit todistaa hankaamalla nopeasti kämmeniäsi vastakkain. Liika lämpö voi joskus olla haitallista. Näin voi olla esimerkiksi koneissa ylikuumeneminen.
Lisäksi tiehen tai lattiaan kaatuessa, tai vaikka köydestä vetäessä kitka voi aiheuttaa ns."ihon palamista" tai muita ihovaurioita.
- Kitka "kuluttaa" energiaa.
- Toisiaan hankaavat pinnat kuluvat.
Kuinka kitkaa vähennetään?
Mitä erilaisia kitkoja on olemassa?
Lepokitka vastustaa kappaleen liikkeelle lähtöä.
Liukukitka vastustaa kappaleen liikettä.
Pyörien avulla liukukitkaa voidaan pienentää, jolloin puhutaan vierimiskitkasta.
Kuinka kitkavoimaa tutkitaan?
Kitkavoimaa voidaan mitata jousivaa’alla eli voimamittarilla. Mitä enemmän jousivaaka näyttää, sitä enemmän pintojen välillä on kitkaa. Voiman mittayksikkö on newton (N).
Tutki ja kokeile:
Yhdessä: Kumien kilpa-ajot
Kenen pyyhekumilla on työpöydän pinnan kanssa eniten kitkaa?
Jokainen puhdistaa pyyhekuminsa huolellisesti ja merkitsee sen nimikirjaimillaan. Asetetaan pyyhekumit työpöydälle. Kallistetaan työpöytää hitaasti. Viimeiseksi alas luistanut pyyhekumi on voittaja.
Ryhmissä: Tutkitaan kenkien kitkavoimia
1. Ota tutkimuskohteeksi kaksi erilaista kenkää.
2. Tutki kenkien pohjia ja mieti kummassa kengässä on parempi pito eli kitka.
3. Kiinnitä jousivaaka kengän nauhoihin tai takana mahdollisesti olevaan lenkkiin.
4. Mittaa voiman määrä juuri ennen kengän liikahtamista LEPOKITKA
5. Mittaa voiman määrä kengän ollessa liikkeessä. LIUKUKITKA
6. Mitä havaitset?
7. Laita kengän alle vaunu tai kyniä rulliksi, mitä huomaat ? VIERIMISKITKA
Kirjaa vihkoon työseloste (Kuka teki? Mitä teki? Mitä havaitsit? Tee myös taulukko havaintojasi havainnollistamaan.)
| Voima (F) | Kenkä 1 (Anun) |
Kenkä 2 (Matin) |
| Lepokitka | _______ N | _______ N |
| Liukukitka | _______ N | _______ N |
| Vierimiskitka | _______ N | _______ N |
Vastaa työselosteessa myös seuraaviin kysymyksiin:
Laita kenkään 500g punnus. Miten käy liukukitkalle? ______________________
Vedä kenkää laminaatin päällä. Miten käy liukukitkalle? ______________________
Vedä kenkää maton päällä. Miten käy liukukitkalle? ______________________
Sanasto eli tärkeät käsitteet:
Liike on sitä, että jokin asia vaihtaa paikkaa.
Lepo tarkoittaa sitä, kun liikettä ei ole.
Sisällöt liittyvät erilaisiin vuorovaikutuksiin ja kappaleiden liiketiloihin.
1. Kahden kappaleen vuorovaikutustilanteet
2. Yhteen kappaleeseen vaikuttavat voimat
3. Voimien vaikutus kappaleen liikkeeseen.
4. Liiketilan kuvaaminen (tasaisen ja muuttuvan liikkeen malleilla)
5. Mekaaninen työ ja teho kytketään kvalitatiivisesti energiaan.
ke 17.11. Voimat syntyvät vuorovaikutuksessa 2
1. Tutkittiin Newtonin ensimmäistä lakia (Newtonin I laki).
Katsottiin video heliumilla täytetystä ilmapallosta autossa.
Pohdittiin muita esimerkkejä Newtonin ensimmäisestä laista eli jatkavuuden laista.
Todettiin, että Newtonin I lain vaikutukset huomaa hyvin esimerkiksi bussissa ollessa. Kehosi tuntuu reagoivan bussin liikkeen muutoksiin, vaikka oikeasti kehosi haluaisi vain jatkaa nykyistä liikettään.
a) Kun bussi ajaa suoraan tasaista nopeutta tai on paikoillaan et huomaa mitään, sillä sekä sinä että bussi kuljette samaan suuntaan samaa vauhtia.
b) Kun bussi kiihdyttää vauhtiaan, niin nojaudut kohti bussin takaosaa, sillä kehosi haluaisi jatkaa aiempaa ja pienempää vauhtia.
c) Kun bussi jarruttaa, niin nojaudut kohti bussin etuosaa, sillä kehosi haluaisi jatkaa aiempaa ja suurempaa nopeutta.
d) Kun bussi kääntyy oikealle, niin sinä nojaudut vasemmalle, sillä kehosi ei haluaisi kääntyä oikealle vaan jatkaa suoraan.
Bussissa ollessa tuntuu siltä, että kehosi reagoi päinvastaisesti bussin liikkeen muutoksiin, sillä Newtonin I lain mukaan kehosi haluaisi jatkaa suoraviivaista liikettään.
2. Muisteltiin maanantain tunnin jalkapallo- ja pulkkakokeita, joissa näkyi Newtonin toinen laki (Newtonin II laki).
Kirjoitettiin vihkoon, johtopäätökset jalkapallo- ja pulkkakokeista:
1) Mitä suurempi voima on, sitä enemmän nopeus tai liikesuunta muuttuu.
2) Mitä suurempi massa on, sitä vähemmän liike muuttuu.
Pohdittiin muita esimerkkejä Newtonin toisesta laista eli dynamiikan laista.
3. Kirjoitettiin Newtonin kolmas laki (Newtonin III laki) vihkoon (ma 15.11. Newtonin lait eli mekaniikan peruslait).
Tehtiin Newtonin kolmanteen lakiin liittyen koe, jossa oppilaat seisoivat tulostepaperin päällä ja yrittivät hypätä tasajalkaa mahdollisimman kauas.
Kirjoitettiin havainnoista vihkoon työseloste.
Pohdittiin muita esimerkkejä Newtonin kolmannesta laista eli voiman ja vastavoiman laista.
Katso video Newtonin laeista
Huomenna kerrataan, mitä erilaisia voimia on olemassa ja tutkitaan yhtä voimista eli kitkaa.
ma 15.11. Voimat syntyvät vuorovaikutuksessa
- Oppilas potkaisi jalkapalloa ottamatta vauhtia. Toinen oppilas potkaisi jalkapalloa ja otti vauhtia. Toisen oppilaan jalkapallo lensi kauemmaksi.
- Oppilas veti tyhjää pulkkaa ja pulkkaa,jossa istui luokkakaveri. Tyhjä pulkka liikkui helpommin, vähemmällä voimalla, kuin pulkka, jossa istui luokkakaveri.
- Oli kaksi pulkkaa. Molemmissa istui yksi keskenään suurinpiirtein saman painoinen oppilas. Ensimmäistä pulkkaa veti yksi oppilas ja toista pulkkaa kaksi oppilasta. Pulkka, jota veti kaksi oppilasta tuntui liikkuvan helpommin/kevyemmin ja nopeammin.
Kirjoitettiin vihkoon vihkoteksti:
Voimat syntyvät vuorovaikutuksessa
Kun kappaleet törmäävät, työntävät tai hankaavat toisiaan, ne ovat vuorovaikutuksessa keskenään.
Voima
- Voima on suure, joka kuvaa vuorovaikutuksen voimakkuutta.
- Jos kappale ei ole vuorovaikutuksessa minkään muun kappaleen kanssa, siihen ei vaikuta voimia.
- Voiman tunnus on F
- Voiman yksikkö on newton N
+ Aloitettiin kirjoittamaan Newtonin laeista vihkoon.
ma 15.11. Newtonin lait eli mekaniikan peruslait
- Newtonin lait selittävät liikkeitä ja voimia.
- Suurimassaisen kappaleen liikettä on vaikeampi muuttaa kuin pienimassaisen.
Katso video Newtonin laeista.
Esim. auton törmääminen kaarteessa lumipenkkaan ja eri kappaleiden liike avaruudessa
ESIMERKKI: Katso video ja vastaa seuraaviin kysymyksiin:
Videolla vuorovaikutus muutti kappaleen liiketilaa ensin levosta iskun ansiosta liikkeelle. Sen jälkeen vuorovaikutus alustan tai ilman kanssa pysäytti kappaleen. Mikäli kappale ei ole vuorovaikutuksessa muiden kappaleiden kanssa, kappale pysyy levossa tai jatkaa tasaista suoraviivaista liikettään. Tätä kutsutaan Newtonin ensimmäiseksi laiksi.
Videon ensimmäinen vaihe: Kappale isketään liikkeelle. Miksi kappale pysähtyy jonkin ajan kuluttua?
Videon toinen vaihe: Jos ilmanvastus poistetaan ja jos sama kappale isketään liikkeelle uudestaan samalla voimalla, mitä silloin tapahtuu?
Videon kolmas vaihe: Jos myös kitka poistetaan, miten kappaleelle käy samanlaisen iskun seurauksena?
Extra: Historiaa
Newtonin II laki: (eli dynamiikan laki)
Kappaleen liike muuttuu vain voiman vaikutuksesta. Kun kappaleen liike muuttuu, kappale on kiihtyvässä liikkeessä.
Esim. Tunneilla tehdyt pulkan veto -kokeet
Mitä suurempi voima on, sitä enemmän nopeus tai liikesuunta muuttuu.
Mitä suurempi massa on, sitä vähemmän liike muuttuu.
Esim. paperin päältä tasajalkaa eteenpäin hyppääminen.
Voima on fysiikan suure, joka kuvaa vuorovaikutuksen voimakkuutta. Vuorovaikutus kohdistaa molempiin vaikuttaviin kappaleisiin yhtä suuren voiman, eli voimaa ei voi olla ilman vastavoimaa. Kun työnnämme poskea voimalla F, poski työntää kättä vastaan yhtä suurella, mutta vastakkaissuuntaisella voimalla. Tätä sanotaan Newtonin kolmanneksi laiksi.
Voiman tunnus on F ja yksikkö newton, N. Yhden newtonin voima on suunnilleen sama kuin voima, jolla Maa vetää massaltaan 100 g kappaletta puoleensa. Toisin sanoen Maa vetää 1 kg:n kappaletta puoleensa noin 10 N:n voimalla.
Voimaa kuvataan voimavektorilla eli nuolella. Vektorin, eli nuolen suunta kuvaa voiman vaikutussuuntaa ja vektorin pituus kuvaa voiman suuruutta.
Kahden erimassaisen tai -kokoisen kappaleen törmätessä toisiinsa ovat niiden vaikutukset toisiinsa yhtä suuret. Mikäli vuorovaikuttavien kappaleiden välillä on suuri ero, muutokset voivat olla pienemmälle kappaleelle kuitenkin kohtalokkaammat, vaikka voimat ovat yhtä suuret.
Esimerkiksi hyttysen törmätessä 100 km/h ajavan auton tuulilasiin. Hyttynen tuhoutuu, mutta auton tuulilasi pysyy ehjänä, vaikka hyttynen vaikuttaakin yhtä suurella voimalla auton tuulilasiin kuin tuulilasi hyttyseen.
to 11.11. Massan vaikutus liikkeen muutokseen
Työvälineet:
- herkkäliikkeinen vaunu
- punnuksia
- teippiä & sinitarraa
- este (käytettiin kuvistunnilla takennettuja origamikuutioita)
Tehtiin taulukko havainnoista ylläolevan kuvan mukaisesti.
Kirjoitettiin työseloste ja johtopäätökset:
Kokeen mukaan este liikkui enemmän, kun vaunun massa oli suurempi. Siten vaunu, jonka massa on pienempi, on helpompi pysäyttää kuin vaunu, jonka massa on suurempi.
Pohdittiin, missä käytännön tilanteissa olemme havainneet ilmiön?
ke 10.11. Kiihtyvän liikkeen tutkiminen
Tehtiin koe koko luokalla, tehtiin havaintojen pohjalta taulukko, laskettiin kuulan nopeus taulukkoon ja piirrettiin havaintopisteiden avulla kuvaaja.
ma 8.11. Nopeus kuvaa liikettä 2
Tehtiin koko luokalla koe kahteen kertaan:
Tarkasteltiin kuvaajaa ja kirjoitettiin, miten kävelijän olisi pitänyt liikkua.
Pohdittiin ja kirjoitettiin, miten hyvin oppilaiden kävely vastasi kuvaajaa? Missä kävelijä onnistui? Missä hän epäonnistui?
Palautettiin mieleen, että nopeus tarkoittaa kuljettua matkaa jaettuna matkan kulkemiseen kuluneella ajalla.
Eli esimerkiksi nopeus 2 km/h tarkoittaa, että kyseisellä nopeudella ihminen kulkee kaksi kilometriä tunnissa tai yhden kilometrin puolessa tunnissa.
Vastattiin kysymykseen, mitä nopeus kertoo kappaleen liikkeestä?
to 4.11. Nopeus kuvaa liikettä
Tehtiin pienryhmissä koe:
Kirjattiin tulokset taulukkoon ja merkittiin ne koordinaatistoon.
Piirrettiin koordinaatistoon kuvaaja havaintopisteitä hyväksikäyttäen.
Pohdittiin, millä tavalla kuvaajasta näkyy, onko kävelijän nopeus vaihdellut?
Todettiin, että jos kävelijän nopeus vaihtelee, viiva ei ole suora.
to 4.11. Nopeus ja liikkeen havainnointia
ke 3.11. Kuka kulkee koulumatkansa nopeimmin?
Selvitä oman koulumatkasi pituus. Ilmoita se
a) kilometreinä
b) metreinä.
Selvitä, kuinka kauan aikaa sinulla menee koulumatkaasi
a) minuutteina, b) tunteina, c) sekunteina
2. Selvitetään yhdessä,
a) Kenellä meni koulumatkaan vähiten aikaa?
b) Kenellä oli lyhin koulumatka?
c) Kuka kulkee koulumatkan nopeimmin?
3. Työ: Langan kerimisnopeus.
Tarvikkeet: lankakerä, sekuntikello, viivoitin
- Miten saisit selville oman langan kerimisnopeutesi?
- Mieti ja koeta!
- Kirjoita työseloste: Mitä teit? Mitä havaitsit? Pohdi, miksi niin tapahtui?
Vuorovaikutus ja liike
Mekaniikka on fysiikan osa-alue, joka tutkii kappaleiden liikettä, lepoa ja vuorovaikutusta.
Fysiikassa havaintoja tehdään usein mittaamalla. Mittaamalla tutkitaan kappaleiden ja ilmiöiden ominaisuuksia.
ma 1.11. Suureen suuruutta voidaan mitata
- Oppilas tunnistaa erilaisia suureita ja niiden yksiköitä.
- Oppilas osaa käyttää suureita järkevällä tavalla tutuissa tilanteissa.
Tärkeitä käsitteitä:
* Suure
* (Mitta)yksikkö
* Pituus (l, length) ja Matka (s, string)
* Aika (t, time)
Mitattavia ominaisuuksia kutsutaan suureiksi. Suureella tarkoitetaan siis kaikkea, minkä suuruutta voidaan mitata. Suureita ovat esimerkiksi pituus, voima, matka ja aika.
Suureessa on aina lukuarvo ja yksikkö.
Esim. Mitä suuretta on mitattu?
a) Ulkona oli -21,8 oC pakkasta.
b) Juoksukilpailun voittajan aika oli 10,27 s.
c) Maitopurkissa on 5,7 dl maitoa.
Suomessa käytettävässä kansainvälisessä SI-mittajärjestelmässä perussuureita ovat mm. pituus/matka, aika ja massa.
Liikkeeseen liittyviä suureita, niiden kirjaintunnukset ja mittayksiköt:
| suure | kirjaintunnus | yksikkö |
| aika | t (time) | sekunti, s (tai tunti, h) |
| matka pituus |
s (string) l (length) |
metri, m (tai kilometri, km) |
| nopeus | v (velocity) | metriä sekunnissa m/s (tai km/h) MATKA jaettuna AJALLA |
| massa | m (mass) | kilogramma, kg |
| pinta-ala | A (area) |
neliömetri, m² (tai neliökilometri, km²) MATKA kertaa MATKA |
| paine | p (pressure) |
N/m² VOIMA jaettuna PINTA-ALALLA |
| tilavuus | V (volume) | kuutiosenttimetri, cm³ MATKA kertaa MATKA kertaa MATKA |
| tiheys | ρ (density) | g/cm³ (tai kg/dm³) MASSA jaettuna TILAVUUDELLA |
| työ | W (work) | joule, J TYÖ kerrottuna MATKALLA |
| voima | F (force) | Newton, N |
| teho | P (power) | watti, W (työ/aika) TYÖ jaettuna AJALLA |
Pituus (millimetri, senttimetri...) perusasioita:
Suomessa käytettäviä pituuden yksikköjä ovat: mm, cm, dm, m, dam, hm ja km.
https://www.youtube.com/watch?v=U1SF0O1GiNY
Pituusmuunnoksia ja esimerkkejä:
suhdelukuna 10 eli
esim. 1cm on 10mm ja 1dm on 10cm
https://www.youtube.com/watch?v=9foeekIxmQA
katso vain ensimmäiset 5 min.
1. Pohditaan yhdessä: Miten pituutta mitataan? Minkä nimisillä laitteilla?
2. Mitä asioita on järkevää mitata
a) millimetreinä (mm)?
b) senttimetreinä (cm)?
c) metreinä (m)?
d) kilometreinä (km)?
e) megametreinä (Mm)?
Mm = 1000 km = 1000 000 m
3. Onko järkevää sanoa seuraavasti?
a) Koulumatkani on 2700 000 mm
b) Hiukseni paksuus on 0,0001 m
c) Kahvinkeittimen korkeus on 0,00040 km
d) Pöydän leveys on 0,012 hm
e) Autolla on ajettu 75 000 000 000 mm
4. Pituuden yksikkömuunnoksia
Harjoitus 1 (helpompia)
km, hm, dam, m, dm, cm, mm (suhdeluku 10)
a) 1 km = ______ m
b) 2 km = _______ m
c) 0,5 km = _______m
d) 20 km = ________m
e) 20 cm = _______m
f) 30 mm = _______ m
g) 25100 cm = ________ m
h) 12 dm = ________ m
Harjoitus 2 (vaativampi)
km, hm, dam, m, dm, cm, mm (suhdeluku 10)
a) 20 m = _______ km
b) 1,8 km = _______ m
c) 1600 mm = _______ m
d) 2,2 m = _______ cm
e) 0,03 km = ________ cm
f) 0,18 dm = ________ mm
g) 5 hm = _______m
h) 0,08 km = _______mm
5. Aika (sekunti, minuutti, tunti)
perusasioita:
https://www.youtube.com/watch?v=4PHirFiNt34
6. Kahden minuutin arviointi.
Kaveri käynnistää kellon ja sinä sanot hep, kun arvioit että 2 minuuttia on kulunut.
Kuinka lähelle pääsit? Sitten on kaverin vuoro.
7. Ajan yksikönmuutoksia
Muutama helppo:
a) 1 h =________ min = _________s
b) 0,1 h =__________ min =___________ s
c) 1,1 h =__________ min =______________ s
MUISTA, ETTÄ 0,1 tuntia on yksi kymmenesosa tunti, EI 10 minuuttia, VAAN 6 minuuttia ( 60 jaettuna 10:llä)
Vaikeampia (Saa käyttää laskinta!):
a) 1h = _______ min
b) 3 h = ________ min
c) 2,5 h = _______min
d) 1,2 h = _______ min
e) 1,5 min = ________s
f) 0,1 min = ________ s
g) 120 min = ________ h
h) 150 min = ________h
i) 30 min = ________ h
Läksy keskiviikoksi:
1. Selvitä oman koulumatkasi pituus. Ilmoita se
a) kilometreinä
b) metreinä.
2. Selvitä, kuinka kauan aikaa sinulla menee koulumatkaasi
a) minuutteina
BONUS:
b) sekunteina?
c) tunteina?
Vapaaehtoisia lisätehtäviä:
Mittaa ja ilmoita oma pituutesi
a) senttimetreinä,
b) metreinä ja
c) millimetreinä.
Arvioi ja mittaa
a) oman jalkaterän pituus
b) korvanlehden paksuus.
c) syli eli omasta kehostasi, kädet sivuille levitettynä, keskisormen päästä toisen päähän ja vertaa lukemaa omaan pituuteesi.
d) matka ranteesta kyynärpäähän ja vertaa lukemaa jalkaterän pituuteen
Ota selvää
a) kuinka monta tuntia on vuorokaudessa
b) kuinka monta vuorokautta on vuodessa
c) kuinka monta viikkoa on vuodessa.
d) kuinka monta kuukautta on vuodessa?
e) Kuinka monta kuukautta on uudesta vuodesta vappuun?
f) Mitä tarkoittaa karkausvuosi?
+ Kirjoita syntymäpäiväsi numeroin ja kirjaimin.
Erilaisia voimia
Maa ja Kuu ovat etävuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Maa vetää Kuuta yhtä suurella, mutta vastakkaissuuntaisella voimalla kuin Kuu vetää Maata. Kyseessä on gravitaatiovuorovaikutus. Gravitaatiovuorovaikutus on elämämme kannalta välttämätön. Esimerkiksi ilmakehä pysyy sen ansiosta maapallon ympärillä. Voiman tunnus on F, mutta painovoiman yhteydessä käytetään tunnusta G, vaikka yksikkö onkin newton.
Myös kuussa kävelevään astronauttiin vaikuttaa painovoima, mutta painovoiman suuruus on pienempi. Tämän vuoksi astronautti kokee kävelynsä kevyeksi, vaikka hänellä on raskas puku yllään. Kun Maan pinnalla painovoiman suuruus on noin 10-kertaa kappaleen massa, on se Kuun pinnalla vain 1,6-kertainen.
Maan vetovoima vetää kirjaa, mutta kirja ei uppoa pöytään, koska pöydän tukivoima estää uppoamisen. Kirja ja pöytä ovat kosketusvuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Maan vetovoima ja pöydän tukivoima eivät ole kuitenkaan toistensa vastavoimia. Maan vetovoiman vastavoima on kirjan vetovoima Maahan ja pöydän tukivoiman vastavoima kirjaan on kirjan aiheuttama voima pöytään.
Narun jännitysvoima estää heilurin tapauksessa kiven karkaamisen ympyräradalta. Kiveen vaikuttaa narun jännitysvoiman lisäksi Maan vetovoima.
Golflyönnissä palloon vaikuttaa mailan aiheuttama voima, Maan vetovoima maan keskipistettä kohti ja alustan tukivoima.
Kuvassa laatikkoa a vedetään ja laatikkoa b työnnetään.