FY4 Force and motion — revision for the matriculation exam

Mitä sensori odottaa tästä moduulista

FY4 on mekaniikan ydinmoduuli, ja siinä pisteet ratkeaa voimakuvion oikeellisuudella. Sinun on osattava tunnistaa kappaleeseen vaikuttavat voimat, piirtää ne oikean suuntaisina, laskea niiden summa ja päätellä siitä kiihtyvyys — ei toisin päin. Toinen jatkuva vaatimus on vektoriluonteen kunnioittaminen: voima, nopeus ja kiihtyvyys ovat suunnattuja suureita, ja pelkkä lukuarvo ilman suuntaa on puolivalmis vastaus. Kolmas on liikemäärän ja energian säilymislakien oikea valinta törmäystehtävissä.

Ydinkäsitteet

• Voima F — vuorovaikutuksen mitta, vektorisuure, yksikkö newton (N). Voima on aina kahden kappaleen välinen, ei kappaleen ominaisuus.
• Nettovoima (kokonaisvoima) — kappaleeseen vaikuttavien voimien vektorisumma. Vain nettovoima aiheuttaa kiihtyvyyden.
• Newtonin I laki (jatkavuuden laki) — jos nettovoima on nolla, kappale on levossa tai liikkuu tasaisella nopeudella suoraviivaisesti. Liike ei vaadi voimaa, liikkeen muuttuminen vaatii.
• Newtonin II laki — F_netto = m*a. Kiihtyvyys on samansuuntainen nettovoiman kanssa ja kääntäen verrannollinen massaan.
• Newtonin III laki — voimat esiintyvät pareina: F_AB = -F_BA. Parin voimat vaikuttavat eri kappaleisiin, joten ne eivät koskaan kumoa toisiaan samassa voimakuviossa.
• Massa m — hitauden mitta, skalaari, yksikkö kilogramma. Sama kaikkialla.
• Paino G — kappaleeseen kohdistuva painovoima, G = m*g, vektori, yksikkö newton. Riippuu paikasta (Kuussa noin kuudesosa Maan arvosta).
• Kitka — liikettä vastustava pintavoima. Lepokitka on enintään mu_sN, liikekitka F = muN, missä N on tukivoima (normaalivoima).
• Liikemäärä p — p = mv, vektori, yksikkö kgm/s. Säilyy törmäyksissä, kun ulkoisten voimien summa on nolla.
• Impulssi — voiman ja vaikutusajan tulo, F*t = delta-p. Selittää turvatyynyn ja jousto-ominaisuuksien merkityksen.