1. Tasainen liike

Question 1

Mitä on mekaniikka ja kinematiikka? Liikkeen muodot.

Answer 1

Mekaniikka on liikettä ja kappaleiden vuorovaikutuksia tutkiva fysiikan osa-alue. Kinematiikka on mekaniikan ala, joka tutkii kappaleen liikettä, muttei kiinnitä huomiota liikkeeseen vaikuttaviin voimiin.

Kinematiikassa pyritään usein mallintamaan liikettä. Kun liikettä mallinetaan, ensin määritetään, millaista liike on. Liike voi olla esimerkiksi etenemisliikettä, pyörimisliikettä tai värähdysliikettä. Etenemisliikkeessä kappaleen paikka muuttuu, pyörimisliikkeessä kappaleen asento muuttuu ja värähdysliikkeessä kappale liikkuu edestakaisin.

Question 2

Mitä on tasainen liike? Miten lasket tasaisessa liikkeessä olevan kappaleen nopeuden?

Answer 2

Yksinkertaisimmillaan liike voi olla suoraviivaista etenemisliikettä. Jos kappaleen nopeus ei muutu eli nopeus on vakio, kyseessä on tasainen liike. Silloin yhtä pitkässä ajassa edetään aina yhtä pitkä matka, eikä liikkeen suunta muutu.

Tasaisessa liikkeessä olevan kappaleen nopeus saadaan laskettua suureyhtälöllä v=delta(x)/delta(t), jossa x = kappaleen paikan muutos eli siirtymä ja t = siihen käytetty aika.

Question 3

Tasainen liike (t, x)-koordinaatistossa (nopeus).

Answer 3

Tasaisessa liikkeessä kappale etenee samassa ajassa aina yhtä pitkän matkan. Kun tasaista liikettä kuvataan (t, x)-koordinaatistossa, paikan kuvaaja on nouseva tai laskeva suora. Mitä suurempi kappaleen nopeus on, sitä jyrkemmin suora nousee tai laskee.

Tasaisessa liikkeessä olevan kappaleen nopeus saadaan paikan kuvaajalta graafisella derivoinnilla, eli määrittämällä muodostuneen suoran fysikaalinen kulmakerroin. Jos kulmakerroin on positiivinen, kyseessä on nouseva suora ja paikkakoordinaatin arvot kasvavat. Jos kulmakerroin on negatiivinen, kyseessä on laskeva suora ja paikkakoordinaatin arvot pienenevät.

Question 4

Mikä on tasaisessa liikkeessä olevan kappaleen paikka ajanhetkellä t?

Entä kappaleen siirtymä?

Answer 4

Tasaisessa liikkeessä olevan kappaleen paikka ajanhetkellä t:
x=x0+vt

Tasaisessa liikkeessä olevan kappaleen nopeuden suunta ja suuruus ovat vakiot. Täten kappaleen siirtymä on sama kuin kappaleen kulkema matka:
x=vt
s=vt

Question 5

Tasainen liike (t, v)-koordinaatistossa (paikan muutos).

Answer 5

Kun tasaista liikettä kuvataan (t, v)-koordinaatistossa, muodostuva kuvaaja on aika-akselin suuntainen suora. Kappaleen paikan muutos saadaan graafisella integroinnilla eli määrittämällä nopeuden kuvaajan ja aika-akselin väliin jäävän alueen fysikaalinen pinta-ala.