1. Tyylin määritelmä
Voima on jotain, joka saa esineet kokemaan kiihtyvyysToisin sanoen voima on jotakin, joka liikuttaa, pysäyttää tai muuttaa kohteen liikesuuntaa.
Tyyli on vektorimäärä Voimalla on siis suuruus ja suunta. Voiman symboli on F (Force). F on voiman yleissymboli. Voimia on useita tyyppejä, eikä kaikilla voimatyypeillä ole symbolia F. Voiman kansainvälinen yksikkö on kg m/s2 eli Newton.
2. Kokonaisvoiman tai resultanttivoiman ymmärtäminen
Kokonaisvoima eli resultanttivoima on kaikkien kappaleeseen vaikuttavien voimien summa. Voima on vektorisuure, joten kokonaisvoima lasketaan vektorien yhteenlaskusäännöllä.
Esimerkki ongelmista.
1.
Kokonaisvoima = 10 Newtonia, kokonaisvoiman suunta on oikealle.
2.
Kokonaisvoima = 8 Newtonia, kokonaisvoiman suunta on oikealle
3.
Kokonaisvoima = 0
4.
Kokonaisvoima = 0
5. Jos kappaleiden massat ovat samat, niin kappale, jolla on suurin kiihtyvyys, on...
Keskustelu
Newtonin toinen laki sanoo, että kappaleen kokeman kiihtyvyyden suuruus on verrannollinen voiman suuruuteen ja kääntäen verrannollinen kappaleen massaan. Kiihtyvyyden suunta eli kappaleen liikesuunta on verrannollinen kappaleeseen vaikuttavan resultanttivoiman suuntaan.
Newtonin toisen lain matemaattinen muotoilu: a = F / m
Kiihtyvyys on verrannollinen voimaan, joten kappaleeseen, jolla on suurin kiihtyvyys, vaikuttaa suurin resultanttivoima.
Tyyli on vektorimäärä Siksi voimien yhteenlasku säädetään vektorisuureiden yhteenlaskusääntöjen mukaisesti. Jos voimat ovat suorassa linjassa, samaan suuntaan olevat voimat lasketaan yhteen ja vastakkaiseen suuntaan olevat voimat vähennetään.
A –> Resultanttivoima = 5 + 2 + 3 = 10 Newtonia (voiman suunta oikealle)
B –> Resultanttivoima = 3 + 5 – 2 = 6 Newtonia (voiman suunta oikealle)
C –> Resultanttivoima = 5 – 12 – 3 = -10 Newtonia (voiman suunta vasemmalle)
D –> Resultanttivoima = 3 – 5 – 12 = -14 Newtonia (voiman suunta vasemmalle).
Positiivinen ja negatiivinen etumerkki kuvaavat vain resultanttivoiman suuntaa. Tuloksena oleva voima Positiivinen merkki tarkoittaa, että resultanttivoiman suunta on oikealle (kappale liikkuu oikealle) ja negatiivinen merkki tarkoittaa, että resultanttivoiman suunta on vasemmalle (kappale liikkuu vasemmalle).
Oikea vastaus on D.
6. Jos seuraavilla kappaleilla on sama massa, niin millä kuvalla on pienin kiihtyvyys?
Keskustelu
Kappaleen massa on sama, joten pienin kiihtyvyys on sillä kappaleella, johon vaikuttaa pienin resultanttivoima.
A –> Resultanttivoima = 8 + 15 – 10 = 13 Newtonia (voiman suunta oikealle)
B –> Resultanttivoima = 10 + 8 – 5 = 13 Newtonia (voiman suunta oikealle)
C –> Resultanttivoima = 2 + 5 – 3 = 4 Newtonia (voiman suunta oikealle)
D –> Resultanttivoima = 8 + 4 – 5 = 7 Newtonia (voiman suunta oikealle)
Oikea vastaus on C.
7. Neljään samanmassaiseen kappaleeseen kohdistetaan samanaikaisesti useita voimia, kuten seuraavassa kuvassa on esitetty. Mikä kappale kiihtyy pienimmin?
Keskustelu
Kappaleen massa on sama, joten pienin kiihtyvyys on sillä kappaleella, johon vaikuttaa pienin resultanttivoima.
A –> Resultanttivoima = 35 + 30 – 25 = 40 Newtonia (voiman suunta oikealle)
B –> Resultanttivoima = 15 + 25 – 45 = -5 Newtonia (voiman suunta vasemmalle)
C –> Resultanttivoima = 55 – 30 – 40 = -15 Newtonia (voiman suunta vasemmalle)
D –> Resultanttivoima = 50 + 10 – 40 = 20 Newtonia (voiman suunta oikealle)
Oikea vastaus on B.
8. Kuvassa olevan voiman suunta ja resultantti sivulle on...
A. 2 pohjoista Tonoa kohti
B. 2 pohjoiseen Irhamin suuntaan
C. 282 N Tonoa kohti
D. 282 N Irhamin suuntaan
Keskustelu
Iso resultanttivoima :
ΣF = 142 N – 140 N
ΣF = 2 Newtonia
Tuloksena olevan voiman suunta = voiman 142 Newtonin suunta = kohti Tonoa, koska 142 Newtonia on suurempi kuin 140 Newtonia
Oikea vastaus on A.
9. Katso seuraavaa kuvaa!
Umar ja Amir vetävät toisiaan vastakkaisiin suuntiin. Jos Umarin voima on 25 N ja Amirin voima on 20 N, niin näiden kahden voiman resultantti on...
A. 5 Newtonia
B. 20 Newtonia
C. 25 Newtonia
D. 45 Newtonia
Keskustelu
Tuloksena oleva voima = 25 N – 20 N = 5 Newtonia
Oikea vastaus on A.
