FY1 t2.1

keskinopeus, nopeus ja kiihtyvyys

Suositeltava osaamistaso: 
80%

Auton keskinopeus on 85 km/h.

a) Kuinka monta metriä auto etenee yhdessä sekunnissa?

b) Kuinka kauan autolta kuluu 50 km matkaan?

Pisteytysohje: 

Ratkaisu a-kohtaan.

Kirjataan lähtöarvot \(v_k = 85 \text{ km/h}\)

Muutetaan nopeuden yksiköksi m/s.

\(v_k=85 \text{ km/h} \)

\(v_k= \dfrac{85}{3,6} \text{ m/s}\) \(\quad \color{red}{\text{(+1p)}}\)

\(v_k \approx 24 \text{ m/s}\) \(\quad \color{red}{\text{(+1p)}}\)

Vastaus: Auto etenee 24 metriä yhdessä sekunnissa. \(\quad \color{red}{\text{(+1p)}}\)

\(\Big(85 \text{ km/h}=85 \frac{1000 \text{ m}}{3600 \text{ s}}=\dfrac{85}{3,6} \text{ m/s} \Big)\)

Ratkaisu b-kohtaan.

Kirjataan lähtöarvot \(s=50 \text{ km}, \ v_k=85 \text{ km/h}\)

Keskinopeus \(v_k\) on \(v_k = \dfrac{s}{t}\).

Ratkaistaan suureyhtälöstä aika \(t\).

\(v_k = \dfrac{s}{t} \qquad || \cdot t\) 

\(v_k \cdot t = s \ \ \quad ||:t\) 

\(t=\dfrac{s}{v_k}\) \(\quad \color{red}{\text{(+1p)}}\)

Sijoitetaan lukuarvot.

\(t=\dfrac{50 \text{ km}}{85 \text{ km/h}}\) \(\quad \color{red}{\text{(+1p)}}\)

\(t \approx 0,588 \text{ h}\)

\(t \approx 35 \text{ min}\)

Vastaus: noin 35 minuuttia. \(\quad \color{red}{\text{(+1p)}}\)

Pisteytysohjeen mukaiset pisteet
Ymmärryksen arviointi
Navigointi

Alla olevassa aika-paikka-koordinaatistossa on esitetty avaruudessa

etenevän raketin liike aikavälillä 0,0 ... 10 s.

 

a) Millaista raketin liike on?

b) Mikä on raketin nopeus?

c) Piirrä raketin nopeuden kuvaaja aika-nopeus-koordinaatistoon.

Pisteytysohje: 

Ratkaisu a-kohtaan

Raketin liike on tasaista, koska \(\quad \color{red}{\text{(+1p)}}\)

  • raketti etenee samassa ajassa aina yhtä pitkän matkan.  
  • raketin paikan kuvaaja on suora.

\(\quad \color{red}{\text{(Kumpi tahansa perustelu +1p)}}\)

Ratkaisu b-kohtaan

  • Paikan kuvaajan fysikaalinen kulmakerroin on kappaleen nopeus.
  • (t, x) -koordinaatistoon piirretyn kuvaajan kulmakerroin on kappaleen nopeus.

\(\quad \color{red}{\text{(Kulmakertoimen hakeminen +1p)}}\)

\(v=\dfrac{\Delta x}{\Delta t}\)

\(v=\dfrac{15 \text{ m}}{10 \text{ s}}\)

\(v=1,5 \text{ m/s}\) \(\quad \color{red}{\text{(+1p)}}\)

Ratkaisu c-kohtaan

  • Nopeuden kuvaaja on vaakasuora, koska raketin liike on tasaista.

Nopeus on 1,5 m/s, joten piirretään vaakasuora viiva ajanhetkestä 0,0 s ajanhetkeen 10 s korkeudelle 1,5 m/s. 

\(\quad \color{red}{\text{(Kuvaaja oikein +2p)}}\)

Pisteytysohjeen mukaiset pisteet
Ymmärryksen arviointi
Navigointi

Pappatunturin kiihtyvyys on \(0,60 \text{ m/s}^2\)

Kuinka kauan kestää, että pappatunturin nopeus muuttuu

arvosta 30 km/h arvoon 45 km/h?

Pisteytysohje: 

Ratkaisu

Kirjataan lähtöarvot

\(v_0 = 30 \text{ km/h}, \ v=45 \text{ km/h}, \ a = 0,60 \text{ m/s}^2\)

Oletetaan, että pappatunturin nopeus muuttuu tasaisesti. 

Ratkaistaan kulunut aika kiihdytyksen suureyhtälöstä.

\(a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t}\ \qquad || \cdot \Delta t\) \(\quad \color{red}{\text{(+1p)}}\)

\(a \Delta t = \Delta v \ \ \quad ||:a\)

\(\Delta t = \dfrac{\Delta v}{a}\) \(\quad \color{red}{\text{(+2p)}}\)

\(\Delta t = \dfrac{v-v_0}{a}\) 

Sijoitetaan lukuarvot.

Huom! Nopeus pitää muuttaa perusyksikköön!

\(\Delta t= \dfrac{\frac{45}{3,6}\text{ m/s} - \frac{30}{3,6} \text{ m/s}}{0,60 \text{ m/s}^2}\) \(\quad \color{red}{\text{(+2p)}}\)

\(\Delta t \approx 6,9 \text{ s}\) 

Vastaus: Kiihdytykseen kuluu noin 6,9 sekuntia. \(\quad \color{red}{\text{(+1p)}}\)

 

Pisteytysohjeen mukaiset pisteet
Ymmärryksen arviointi
Navigointi

Tekemäsi itsearvion pohjalta tuloksesi prosentteina on: