Kirjoittaja Aihe: Fysiikan yo, teht. 10, syksy 2004 (pyörimistehtävä)  (Luettu 660 kertaa)

0 jäsentä ja 1 Vieras katselee tätä aihetta.

Poissa vortexer

  • Satunnaisvuotaja
  • Viestejä: 12
"On esitetty, että jotkut asteroidit koostuvat irrallisista kivilohkareista ja sorasta. Oletetaan, että tällaisen pallonmuotoisen asteroidin kivimateriaalin tiheys on 2000 kg/m^3. Laske asteroidin pienin mahdollinen pyörähdysaika."

Minulla on mallivastaus, ja tähän samaan tehtävään on haettu ennenkin apua, mutten silti ymmärrä. Tiedän, miten tähän saa oikean vastauksen, mutten löydä selitystä sille.

Näin käsitän tilanteen: lohkareella on vain normaalikiihtyvyyttä, ja voidaan tarkastella kahta voimaa. Gravitaatiovoima asteroidin keskipistettä kohti, tukivoima ulospäin. Kun lohkare irtoaa, sen kiihtyvyyden tulee (asteroidin keskipisteestä kappaleeseen suuntautuvalla akselilla) muuttua normaalikiihtyvyydestä vastakkaissuuntaiseksi, ja lohkare irtoaa.

En tiedä voiko sitä hahmottaa noin, mutta ainakin voiman ulospäin tulee ylittää gravitaatiovoima joka kohdistuu sisäänpäin.
Ainoa ulospäin suuntautuva voima on tämä "tukivoima".

Ratkaisuissa kuitenkin vain todetaan, että "Rajatapauksessa, kun lohkare on juuri irtoamassa, tukivoima N=0."
Miksi? Miten lohkare voisi irrota ulospäin, jos ulospäin suuntautuva voima on nolla? Jos ulospäin suuntautuva voima on nolla, mutta sisäänpäin suuntautuva gravitaatiovoima ei, eikös lohkare silloin syöksyisi sisäänpäin?
Lisäksi lasku ratkaistaan esimerkissä niin, että irtoamistilanteessakin kappaleen kiihtyvyys on normaalikiihtyvyyttä, joka on siis asteroidin keskusta kohti.

Normaalikiihtyvyyskin johtuu aina kokonaisvoimasta, eli tässä gravitaatiovoima + tukivoima. Aivan sama millä tavalla pyörittelen, päädyn aina:

G-N=mv^2/r

Ja tässä kohtaa tehtävässä oletetaan N (tukivoima) nollaksi. Millä se perustellaan? Mitä enemmän mietin, sitä vähemmän järkeä koko tehtävä tekee.

Poissa Asetyylisalisyylihappo

  • Satunnaisvuotaja
  • Viestejä: 7
Vs: Fysiikan yo, teht. 10, syksy 2004 (pyörimistehtävä)
« Vastaus #1 : 17.08.19 - klo:15:23 »
Terve!

ajattelet tehtävää aivan liian hankalasta näkökulmasta. Fysiikassa on kuitenkin kyse siitä, millä mallilla saadaan kuvattua ilmiötä parhaalla mahdollisella tavalla, itse nautin siitä että tehtävän voi ajatella omalla tavalla, eikä ole vain yhtä oikeaa tapaa ratkaisuun. Tehtävän voi ajatella näin: kuvittele m massainen henkilö tuon irtonaisista osista koostuvan asteroidin pinnalla, joka ei itse liiku, mutta jolla on gravitaatiovoimasta aiheutuva ratanopeus. Henkilö pyörähtää asteroidin ympäri samassa ajassa kuin asteroidi pyörähtää itsensä ympäri. Tukivoima N on voima, jolla kuvataan kahden kiinteän kappaleen välistä mekaanista kosketusvuorovaikutusta. Henkilö ei pyöriessään koske mihinkään, koska on esitetty että asteroidit koostuvat irrallisista kivilohkareista ja sorasta. Tämän lisäksi asteroidilla ei ole ilmakehää, jolloin henkilö tuntee itsensä painottomaksi, koska painottomassa tilassa henkilöön ei kohdistu tukivoimia (N=0 N). Normaalikiihtyvyys kuvaa radan kaareutumisen muutosnopeutta, eli henkilö ei voi "syöksyä" kohti radan keskipistettä...
« Viimeksi muokattu: 17.08.19 - klo:15:32 kirjoittanut Asetyylisalisyylihappo »

 

Seuraa meitä