10. Voimailmiöitä

Mitä ovat kosketusvoimat?

Kosketusvoima syntyy, kun esineet tai aineet koskettavat toisiaan. Kumpaankin vaikuttaa yhtä suuri voima. Kosketusvoimia ovat esimerkiksi kitka, ilmanvastus ja vedenvastus. Voima voi saada esineen liikkeelle, pysähtymään, muuttamaan suuntaa ja muuttamaan muotoa. Esimerkiksi jalkapallossa potku voi saada pallon liikkeelle. Taitava pelaaja pysäyttää pallon jalallaan kuolettamalla, jolloin se pysähtyy. Seinäsyötöllä pallo muuttaa yllättäen suuntaa. Voimakas potku saa pallon hieman litistymään eli muuttamaan muotoaan, vaikka sitä ei pelkillä silmillä huomaisikaan.

 
 
jalkapallon_potku-kansi-ST.jpg
Palloon ja jalkaan vaikuttaa yhtä suuri voima. Voima saa pallon liikkeelle sekä muuttaa hieman sen muotoa. Maalivahdin epäonneksi ilmanvastus voi saada pallon muuttamaan myös äkisti suuntaansa.

Mitä ovat etävoimat?

Etävoimia ovat Maan vetovoima ja magneettinen voima. Etävoimat vaikuttavat toisiinsa jo ilman kosketusta. Esimerkiksi kaksi magneettia vetävät toisiaan puoleensa tai hylkivät toisiaan pienen matkankin päästä. Kädessäsi olevaan kiveen vaikuttaa kiven ja Maan välinen vetovoima.

 

magneetit_vetovoima.JPG

Kumpaankin magneettiin vaikuttaa yhtä suuri vetovoima. Erimerkkiset navat vetävät toisiaan puoleensa. Tässä oppilaan tekemässä kokeilussa magneettien väliin saatiin 73 korttia.

magneetit_poistovoima.JPG

Kumpaankin magneettiin vaikuttaa yhtä suuri poistovoima. Samanmerkkiset navat hylkivät toisiaan. Tässä oppilaan tekemässä kokeilussa toinen magneetti saatiin pysymään noja-asennossa.

Miten liikkeitä luokitellaan?

Liike voi olla suoraviivaista tai käyräviivaista. Paikaltaan putoavan kiven liike on suoraviivaista. Heitetyn kiven putoamisliike on käyräviivaista. Liike voi olla myös tasaista tai muuttuvaa. Kun liikkeen nopeus pysyy samana, on liike tasaista. Kun liikkeen nopeus kasvaa tai hidastuu, liike on muuttuvaa. Avaruusraketin liike on muuttuvaa, kun sen lähtee Maasta avaruuteen. Kun raketin kuljettama satelliitti sitten kiertää maapalloa, on sen liike tasaista.

 

GPS_paikannussatelliitti Navstar-2F.jpg

Maata kiertävän satelliitin liike on käyräviivaista ja tasaista.

Milloin esine on tasapainossa?

Esineellä on tukipinta. Se saadaan selville, kun yhdistetään ne kohdat, joilla esine koskettaa alustaa. Esineellä on myös painopiste. Kun esinettä tuetaan painopisteestä, se asettuu tasapainoon ja pysyy paikoillaan. Esine kaatuu, mikäli painopiste ohittaa tukipinnan reunan. Mitä ylempänä painopiste on, sitä helpommin reuna ylittyy ja esine kaatuu. Samoin käy, mikäli tukipinta on kovin vähäinen.

tasapaino.jpg

Jokaisella esineellä on painopiste. Kun painopiste pysyy tukipinnan yllä, esine on tasapainossa eikä kaadu. Kun painopiste siirtyy tukipinnan ulkopuolelle, esine kaatuu.

Miten tasapainoa luokitellaan?

Esineen tasapaino voi olla vakaa, horjuva tai epämääräinen. Kuopassa oleva pallo on vakaa. Jos sitä hieman tönäisee, se palaa pian ennalleen. Kummulla oleva pallo on huojuva. Jos sitä hiemankin tönäisee, se kierii heti alas. Tasaisella pinnalla pallon tasapaino on epämääräinen.

vakaa_epavakaa_epam.jpg

Vasemmalla olevan pullon tasapaino on varsin vakaa, sillä se ei pienestä tönäisystä kaadu. Keskimmäisen pullon tasapaino on horjuva, sillä se kaatuu pienestäkin tönäisystä. Oikealla oleva pullo saattaa epämääräisesti joko palata tönäisyn jälkeen ennalleen tai sitten ei.