12 esimerkkiä yksinkertaisista konekysymyksistä
1. Katso sivussa olevaa kuvaa kiinteästä hihnapyörästä! Sen nostamiseen tarvitaan voima F.
yhtä suuri kuin…
A. 50 N
B. 100 N
C. 200 N
D. 1000 N
Keskustelu
Kuorman paino = 100 Newtonia. Kuorman nostamiseen tarvitaan vähintään 100 Newtonin voima.
Oikea vastaus on B.
2. Katso kuvaa!
Vivun mekaaninen etu on…
1
B. 1,5
C. 2,5
D. 10
Keskustelu
Tiedetään, että:
Paino (w) = 75 Newtonia
Voima (F) = 7,5 Newtonia
Voimavarsi (LK) = 50 cm
Kuormavarsi (LB) = 5 cm
Kysytty: Mekaaninen etu (KM)
Vastaus:
Vivun mekaanisen edun kaava:
KM = w / F tai KM = LK/LB
Tiedot: KM = mekaaninen etu, w = kuorman paino, F = voima, LK = tehovarsi, LB = kuormavarsi.
Vivun mekaaninen etu lasketaan yllä olevan kaavan avulla:
KM = w/F = 75 Newtonia / 7,5 Newtonia = 10 tai
KM = LK/LB = 50 cm / 5 cm = 10
Oikea vastaus on D.
3. Katso seuraavaa vipukuvaa!
Kallion nostamiseen tarvittavan voiman suuruus on…
A. 2.250 Newtonia
B. 1.500 Newtonia
C. 750 Newtonia
D. 500 Newtonia
Keskustelu
Tiedetään, että:
Kuorman paino (w) = 1500 Newtonia
Kuormavarsi (Lb) = 0,5 metriä
Voimavarsi (Lk) = 1,5 metriä
Kysytty: Voima (F)
Vastaus:
Vivun mekaanisen edun kaava:
Km = l / n tai km = l/lb
Kaavan kuvaus:
Km = mekaaninen etu, w = kuorman paino, F = voima, Lk = voimavarsi, Lb = kuormavarsi.
Mekaaninen etu:
Km = Lk/Lb = 1,5/0,5 = 3
Suuri tyyli:
Km = v / n
F = w / km
F = 1500 Newtonia / 3
F = 500 Newtonia
Oikea vastaus on D.
4. Katso kuvaa!
Yllä olevista neljästä yksinkertaisesta koneesta se, joka käyttää kaltevan tason periaatetta, on...
A. 1 ja 2
B. 1 ja 3
C. 2 ja 3
D. 3 ja 4
Keskustelu
Yksinkertainen kone on työkalu, jota käytetään helpottamaan ihmisen työtä. Esimerkiksi jos sinulla on vaikeuksia nostaa esinettä tiettyyn korkeuteen, voidaan käyttää kaltevaa tasoa. Esineen työntäminen kaltevaa tasoa pitkin vaatii vähemmän voimaa kuin sen nostaminen suoraan. Tässä tapauksessa esine liikkuu, kun taas kalteva taso pysyy paikallaan.
Yllä olevan kuvan kalteva taso on kalteva taso joka on paikallaan. On olemassa kaltevia tasoja, jotka ovat yksinkertaisia koneita, jotka voivat liikkua, nimittäin ruuveja (1) ja kiiloja. Esimerkkejä kiiloista ovat kirveet (2), veitset ja taltat. Tässä tapauksessa kappale on paikallaan kaltevan tason liikkuessa.
Oikea vastaus on A.
5. Seuraava yksinkertainen kone, joka hyödyntää vipuperiaatetta, on...
Keskustelu
Yksi yksinkertainen konetyyppi on vipu. Vipu on työkalu, joka lisää voimaa, jolloin tuotettu voima on suurempi kuin vapautuva voima. Vipuja on kolmenlaisia: ensimmäisen luokan vivut, toisen luokan vivut ja kolmannen luokan vivut. Ensimmäisen luokan vivun ominaisuus on, että tukipiste on voiman ja kuorman välissä, esimerkiksi sakset ja pihdit. Toisen luokan vivun ominaisuus on, että kuorma on tukipisteen ja voiman välissä, esimerkiksi naulanvetäjä ja nitoja. Kolmannen luokan vivun ominaisuus on, että voima on kuorman ja tukipisteen välissä, esimerkiksi harja.
Kuva B on esimerkki toisen luokan vivusta, jossa kuorma on tukipisteen (pyörän) ja voiman (nostovoiman ja ihmisen työntövoiman) välissä.
Oikea vastaus on B.
6. Seuraavalla yksinkertaisella koneella on sama toimintaperiaate kuin yllä olevalla yksinkertaisella koneella, nimittäin...
Keskustelu
Yllä olevassa kuvassa oleva yksinkertainen kone on vipu. Vipu on voimaa vahvistava laite, jossa tuloksena oleva voima on suurempi kuin käytetty voima. Vipuja on kolmenlaisia: ensimmäisen luokan vipuja, toisen luokan vipuja ja kolmannen luokan vipuja.
Ensimmäisen luokan vivun ominaisuus on, että tukipiste on voiman ja kuorman välissä, esimerkiksi vivut, sakset ja pihdit.
Toisen luokan vivun ominaisuus on, että kuormitus on tukipisteen ja voiman välissä, esimerkiksi naulanvetimessä ja nitojassa.
Kolmannen luokan vivun ominaisuus on, että voima on kuorman ja tukipisteen, esimerkiksi harjan, välillä.
Yllä olevan kysymyksen kuvassa on vipu ja yksinkertainen kone, joka toimii samalla periaatteella kuin vipu, on sakset.
Oikea vastaus on C.
7. Katso kiikkulautapeliä seuraavan kuvan mukaisesti!
Lapsen A massa on suurempi kuin lapsen B. Jotta keinulauta pysyisi tasapainossa, oikea asento on...
A. Tukipiste T on siirretty pisteeseen P
B. Lapsi B siirtyy pisteeseen R
C. Lapsi A siirtyy pisteeseen P
D. Lapsi B siirtyy pisteeseen Q
Keskustelu
Keinulauta on esimerkki yksinkertaisesta vipumekanismista. Sen mekaanisen edun kaava on:
KM = w lb = F lk
Tietoja:
KM = mekaaninen etu,
w = kuorma
lb = kuormavarsi = kuorman ja tukipisteen välinen etäisyys. Kuvassa tukipiste on T
F = teho
lk = voimavarsi = voiman ja tukipisteen välinen etäisyys. Kuvassa tukipiste on T
Yllä olevan kaavan perusteella, niin että kuorman (w) ja kuormavarren (lb) tulo on sama kuin voiman (F) ja voimavarren (lk) tulo, niin jos kuorma on suuri ja voima on pieni, kuormavarren (lb) on oltava pieni ja voimavarren (lk) on oltava suuri.
Katso yllä olevaa kuvaa. Jos A on suurempi kuorma ja B on pienempi voima, tasapaino saavutetaan, kun kuormavarsi on pieni ja voimavarsi suuri.
Kuormavarsi pienenee, kun lapsi A vaihtaa P-asentoon.
Oikea vastaus on C.
8.
Katso alla olevaa kuvaa!
Yllä olevista neljästä kaltevasta tasosta kuvassa numero… on esitetty se, jolla on sama mekaaninen etu.
A. (1) ja (2)
B. (1) ja (3)
C. (2) ja (4)
D. (3) ja (4)
Keskustelu
Kalteva taso on yksinkertainen kone. Yksinkertaiset koneet ovat työkaluja, jotka auttavat ihmisiä suorittamaan tehtäviä. Kaltevia tasoja käytetään helpottamaan esineiden nostamista tiettyyn korkeuteen.
Kaltevan tason mekaaninen etu on kaltevan tason pituuden suhde kaltevan tason korkeuteen.
Kaltevan tason mekaaninen etu 1 = 5 cm / 2 cm = 2,5
Kaltevan tason mekaaninen etu 2 = 3 cm / 2 cm = 1,5
Kaltevan tason mekaaninen etu 3 = 3 cm / 1 cm = 3
Kaltevan tason mekaaninen etu 4 = 12 cm / 4 cm = 3
Sama mekaaninen etu on esitetty kuvissa (3) ja (4).
Oikea vastaus on D.
9.
Joillakin kaltevilla tasoilla on kuvan kaltaiset mitat.
Sama mekaaninen etu on kaltevalla tasolla….
A. (1) ja (2)
B. (1) ja (3)
C. (2) ja (4)
D. (3) ja (4)
Keskustelu
Kaltevan tason mekaaninen etu 1 = 3,2 m / 80 cm = 320 cm / 80 cm = 4
Kaltevan tason mekaaninen etu 2 = 3,6 m / 90 cm = 360 cm / 90 cm = 4
Kaltevan tason mekaaninen etu 3 = 3 m / 120 cm = 300 cm / 120 cm = 2,5
Kaltevan tason mekaaninen etu 4 = 4 m / 125 cm = 400 cm / 125 cm = 3,2
Sama mekaaninen etu on esitetty kuvissa (1) ja (2).
Oikea vastaus on A.
10.
Katso seuraavaa kuvaa kaltevasta tasosta!
Kalteva taso, jolla on sama mekaaninen etu, on….
A. (1) ja (2)
B. (1) ja (3)
C. (2) ja (3)
D. (3) ja (4)
Keskustelu
Kaltevan tason mekaaninen etu 1 = 3 m / 1,2 m = 2,5
Kaltevan tason mekaaninen etu 2 = 5 m / 2 m = 2,5
Kaltevan tason mekaaninen etu 3 = 4 m / 1,5 m = 2,6
Kaltevan tason mekaaninen etu 4 = 3,6 m / 1,2 m = 3
Sama mekaaninen etu on esitetty kuvissa (1) ja (2).
Oikea vastaus on A.
11. Yksinkertaiset koneet
Katso seuraavaa vipukuvaa.
Etäisyys AB = BC = CD = DE, eli voiman määrä, joka on kohdistettava pisteeseen E, jotta vipu on tasapainossa, on…
A. 300 N
B. 450 N
C. 750 N
D. 900 N
Keskustelu
Tiedetään, että:
AB = BC = CD = DE = l
Kuormavarsi (Lb) = l
Voimavarsi (Lk) = 3l
Kuorman paino (w) = 900 Newtonia
Kysytty: Voima (F)
Vastaus:
Mekaaninen etu:
Km = Lk/Lb = 3l/l = 3
Suuri tyyli:
Km = v / n
F = w / km
F = 900 Newtonia / 3
F = 300 Newtonia
Oikea vastaus on A.
12. Katso alla olevaa vivun kuvaa!
Kuorma siirretään sitten 10 cm lähemmäs tukipistettä. Vivun tasapainon ylläpitämiseksi voiman on oltava...
A. plus 54 N
B. miinus 64 N
C. plus 75 N
D. miinus 96 N
Keskustelu
Laske voimavarsi (Lk)
Tiedetään, että:
Kuormavarsi (Lb) = 25 cm
Kuorman paino (w) = 480 Newtonia
Voima (F) = 160 N
Kysytty: Voimavarsi (Lk)
Vastaus:
Mekaaninen etu (km):
Km = w / F = 480 Newtonia / 160 N = 3
Voimavarsi (Lk):
Km = Lk/Lb
3 = Lk/25 cm
Lk = (3)(25 cm)
Pituus = 75 cm
Laske voiman suuruus (F)
Tiedetään, että:
Kuormavarsi (Lb) = 25 cm – 10 cm = 15 cm
Kuorman paino (w) = 480 Newtonia
Voimavarsi (Lk) = 75 cm
Kysytty: Voima (F)
Vastaus:
Mekaaninen etu (km):
Km = Lk/Lb
Kilometrit = 75 cm / 15 cm
Kilometriä = 5
Voiman suuruus (F):
Km = v / n
F = w / km
F = 480 Newtonia / 5
F = 96 Newtonia
Jotta vipu olisi tasapainossa, voimaa vähennetään 64 newtonilla (160 N – 96 N).
Oikea vastaus on B.
Kysymyksen lähde:
Yläasteen/islamilaisen yläasteen luonnontieteiden kansalliset koekysymykset
