![]() |
KOODI,FYSIIKKAA 1/2 ov OPPIPAJAA VARTEN, 1/2 OV |
2.1. Newtonin mekaniikkaa käytännön näkökulmasta 2.2. SI -mittayksikköjärjestelmä ja vanhat mitat tehtävät käytännön mittaustulosten pohjalta 2.3. Työ, teho, hyötysuhde ja energia 2.6. Linkkejä energiaan liittyen 2.7. Mekaniikkaan liittyvät -ristikko teoriaan tutustumista varten 2.8. Mittaamiseen liittyvä -ristikko teoriaan tutustumista varten
|
LUKU 21. YleistäTee seuraavat tehtävät ja palauta teoriatehtävät Mekaniikka -palautuskansioon ja laskutehtävät suoraan opettajalle erillisellä paperilla. 2. Mekaniikan perusteet(kinematiikka, dynamiikka, statiikka) - SI-järjestelmä - linkkejä energiaan liittyen - energia -teoriatehtävät - työ, teho jne. tehtävät - energia- ja teholaskutehtävät - mekaniikka -mittaaminen sekä voimat Hot Potatoes –tehtävä 2.1. Newtonin mekaniikkaa käytännön näkökulmasta(Lähde: erilaiset fysiikan oppikirjat sekä yle:n podcasting -ohjelmat) JOHDANTO: Newtonin lait sopivat niille kappaleille, jotka ovat ihmisten aistein havaittavassa koossa. Nämä lait eivät siis päde esim. mikroskooppisen pienille kappaleille tai vastaavasti makroskooppisen suurille kappaleille. Toisaalta nämä lait eivät esimerkiksi päde silloin, kun lähestytään valon nopeudella. Hei, mikäli vain onnistuu, voit johdantona tämän tehtävien tekemiseen kuunnella seuraavassa WWW-osoitteessa olevan http://www.yle.fi/multifoorumi/multiradio/zgo.php?z=20031221150071234737&g=10 kohdan 1.3 Newtonin lait streaming –lähetyksen suoraan tai tallentaa sen ensin kovalevylle ja kuunnella sen sitten. TEHTÄVÄ 1: Etsi fysiikan oppikirjoista tai Internetistä seuraavassa mainitut Fysiikan lait tämän tehtävän vastaukseksi ja yksi käytännön esimerkki jokaiseen. a) Newtonin mekaniikan I laki ns. jatkuvuuden laki tai massan hitauden laki b) Dynamiikan peruslaki c) Voiman ja vastavoiman laki TEHTÄVÄ 2: Tee sanomalehtiuutinen esim. Wordilla Newtonin lakeihin liittyen: Ohjeita uutisen tekemiselle: Tee tuore uutinen ajankohtaisesta asiasta, joka liittyy Newtonin lakeihin. Kirjoita esim. mitä on tapahtunut lähiseudulla jne. Seuraavassa apukysymyksiä uutisen tuottamiseen: mitä tapahtui, missä tapahtui, milloin tapahtui, kuka/ketkä olivat mukana, miten asia eteni, miksi näin tapahtui ja mitä seurauksia tapahtuneesta oli? Huomaa uutiseen ei kirjoiteta omia mielipiteitä eikä myöskään vahvoja mielipiteitä. Uutisen tehtävä on herättää huomiota ja tiedottaa asioista. Seuraavassa on asioita, mitä uutinen esim. voisi sisältää: Uutisotsikoina voit käyttää esimerkiksi seuraaviin asioihin liittyviä: Liukas keli jatkuu…(esim. Kissan väistäminen päättyi ojaan…) Jätä kelivaraa (Lähde: Liikenneturvan kotisivut www.liikenneturva.fi) (esim. henkilöauto ja tavarajuna törmäsivät… huomaa erilaiset massat jne.) 2.2 SI-mittayksikköjärjestelmä ja vanhat mitat -tehtävät käytännön mittaustulosten pohjaltaSI-MITTAYKSIKKÖJÄRJESTELMÄ Johdanto: Fysiikassa mitattuja suureita käytetään edelleen vaihtelevasti eri puolilla maailmaa. Esimerkiksi kahden pisteen välistä etäisyyttä voidaan mitata esim. montako jalkaa tai montako metriä on mitattava matka. SI-mittayksikköjärjestelmä otettiin käyttöön perusyksiköineen vuonna 1960, jotta voidaan tehdä vertailevia mittauksia ja erottaa fysiikan eri suureet toisistaan. Suureella tarkoitetaan fysiikassa tarkkaan mitattavissa olevaa ominaisuutta esim. 4 km (sisältää lukuarvon ja mittayksikön) (Lähde: Delta tekniikan fysiikka ja kemia s. 7 – 10 sekä fysiikan oppikirjat) Vastaa seuraaviin SI-mittayksikköjärjestelmään liittyviin tehtäviin fysiikan oppikirjoja sekä Internetiä hyödyntäen. TEHTÄVÄ 1: Mitkä seuraavista ovat mielestäsi suureita: kauneus, hyvyys, puhtaus, käytännöllisyys, lujuus, hitaus, nopeus, valaistusvoimakkuus, pituus. TEHTÄVÄ 2: Mitkä ovat SI-järjestelmän perussuureet ja niiden tunnukset? TEHTÄVÄ 3: SI-järjestelmässä on perussuureiden lisäksi ns. johdannaissuureita. Mikä on niiden käyttötarkoitus? Nimeä muutamia? TEHTÄVÄ 4: SI-järjestelmän perussuureiden lisäksi on sovittu joitakin suureita käytettäväksi esim. Celsius ruoanlaitossa erittäin tarpeellinen mittayksikkö. Mitä muita tällaisia suureita löydät? TEHTÄVÄ 5: Perussuureiden mittayksiköillä on tarkat määritelmät esim. metri ja kilogramma. Etsi noiden kahden määritelmät fysiikan oppikirjoista tai Internetistä.
VANHAT MITAT -TEHTÄVÄT KÄYTÄNNÖN MITTAUSTULOSTEN POHJALTA: Vanhat mitat uudempina: suomalainen syli on 178 cm (vanha nykyisin 2 metriä), suomalainen kyynärä 59,4 cm (tähän on laskettu mukaan kämmenen leveys) ja käytetään nyt kuitenkin brittiläistä mittaa 45,72 cm, vaaksa n. 15 – 20 cm, suomalaisten pituus (miehet 176,6 cm ja naiset 163,5 cm) (Lähde: Uusi tietosanakirja toim. V. Hämeen-Anttila v. 1932 sekä keskiaikaiset mitat Internetissä http://www.katajala.net/keskiaika/elama/mitat.htm ) Seuraavassa taulukossa on erään opiskelijaryhmän tulokset seuraavassa taulukossa tutkittavaksi, mitattuina Myllytullin yksikössä syksyllä 2006
TEHTÄVÄ 6: Montako syliä taulukossa a) ylittää keskiarvon b) ylittää suomalaisen sylin 178 cm? c) montako syliä jää alle suomalaisen sylin 178 cm? TEHTÄVÄ 7: Suomalainen kyynärä on 45,72 cm Iso-Britannian mittojen mukaan, nykyisellään voisi ajatella, että melko tarkasti kyynärä on 50 cm nykyihmisellä. Mitta on vaihdellut eri kulttuureissa ja siihen on laskettu lisäksi jopa kämmenen leveys ja siten on saatu isompia mittoja esim. 59,4 cm. Kuinka moni tuloksista ylitti luvun 45,72 cm? TEHTÄVÄ 8: Koulumatkan pituuden keskiarvoksi saatiin 9 km. a) Mikä oli lyhyin koulumatka? b) Mikä oli pisin koulumatka? c) Jos Myllytullin yksikössä on keväällä 96 koulupäivää, montako kilometriä pisimmän koulumatkan omaavalla opiskelijalla tulee kuljettua kevään aikana oppilaitokseen, jos hän on joka päivä koulussa ja kulkee päivittäin kotoa? TEHTÄVÄ 9: Kirjoita omin sanoin
määritelmät vanhoille mitoille syli, kyynärä ja vaaksa.
Nimeä etuliitteet tai vastaavasti puuttuvat kertoimet sekä esimerkit seuraavaan taulukkoon.
2.3. Työ, teho, hyötysuhde ja energia(Lähde: Fysiikan ja kemian fuusio matkailu-, ravitsemus ja talousalalle, Delta tekniikan fysiikka ja kemia, KEFY sekä itse tuotetut esimerkit) TYÖ Johdanto: Teet kotona monenlaisia töitä, mutta ne eivät välttämättä ole fysiikan mukaan työtä. Fysiikassa työ on tarkkaan määriteltävissä. TEHTÄVÄ 1: Määrittele työ fysiikan mielessä ja kerro jokin käytännön esimerkki. TEHO Johdanto: Olet tehokas, mitä se tarkoittaa? Teet jonkin työn tietyssä ajassa tehokkaasti – kansankielellä ilmaistuna. Fysiikassa teholla tarkoitetaan tietyssä ajassa tehtyä fysiikan työtä eli teho on työ jaettuna ajalla. Tehon yksikkö on W eli 1 Watti. 1 Watin suuruisen työn teet, kun nostat 100 gramman suklaalevyn yhdessä sekunnissa yhden metrin korkeuteen esim. välttääksesi sen, että lemmikkieläimesi ei syö suklaatasi. TEHTÄVÄ 2: Etsi fysiikan oppikirjasta kaava tehon laskemiselle ja laske teho, kun yhden kilogramman painoinen sokeripussi nostetaan 2 metrin korkeuteen. TEHTÄVÄ 3: Etsi seuraavien laitteiden tehoja fysiikan oppikirjoista tai Internetistä. Voit myös katsoa tehot sähkölaitteiden arvokilvistä kotonasi, mikäli sinulla on sellainen laite. Mikroaaltouuni Sähköhammasharja Hiustenkuivaaja Yleiskone TEHTÄVÄ 4: Seuraavassa on muutamia esimerkkejä tehoon liittyen. Kirjoita jokaiseen jokin esimerkki, missä ne voisivat olla oikeassa elämässä käytössä. a) 1 kilowattitunti eli kWh b) 60 W c) 1 kW d) 500 W HYÖTYSUHDE Johdanto: Kaikkea sitä tehoa, mitä laitteen arvokilvessä esitetään, ei saada suoraan siihen toimintaan, jota laitteella tehdään. Huomioithan tämän laitetta ostaessasi. TEHTÄVÄ 5: Ostat pölynimurin kaupasta. Imurin moottorin teho on 2000 W ja imutehoksi on annettu 500 W. Kerro omin sanoin, miksi kaikkea imurin moottorin tehosta ei saada käytettyä suoraan imutehoksi. TEHTÄVÄ 6: Kerro esimerkki jonkin laitteen hyötysuhteesta omin sanoin. Kirjoita siis, mitä sillä tarkoitetaan ja miten se yleensä ilmoitetaan. ENERGIA Johdanto: Energian määrittelit edellisissä tehtävissä. Kokonaisenergia maapallolla säilyy, se vain muuttaa muotoaan. Seuraavassa on joitakin energiaan liittyviä pohdinta- ja laskutehtäviä. Etsi niiden ratkaisemiseen apua fysiikan oppikirjoista sekä Internetistä. TEHTÄVÄ 7: Pohdi eri liikuntalajien energiankulutusta. Aseta seuraavat liikuntalajit energiankulutuksen mukaan järjestykseen siten, että eniten energiaa kuluttava on ensin ja toiseksi energiaa kuluttava seuraavaksi jne. Tarkenna myös, miten kauan tai millä tehokkuudella urheilulajia on harrastettava, jotta energiaa kuluu. Uinti Reipas kävely Hiihtäminen Juoksu TEHTÄVÄ 8: Millaisen energiamäärän tarvitsee sinun ikäinen opiskelija keskimäärin vuorokaudessa, jotta fyysinen työskentely onnistuu ja kaikki elintoiminnot pelaavat? 2.4. Energia- ja teholaskuja(Lähde: Teoriatietoa fysiikan oppikirjasta: Uusi Omega Ammatillinen fysiikka (Helakorpi – Ahoranta) sekä itse tuotetut käytännön esimerkkitehtävät) LIIKE- ELI KINEETTINEN ENERGIA Johdanto: Jokaisella liikkuvalla kappaleella on liike-energiaa, jonka määrä voidaan laskea, kun tunnetaan kappaleen massa sekä sen nopeus. Liike-energiaa on esimerkiksi tilanteissa, jossa tikka lentää tauluun, auto kulkee tiellä, sinä kävelet kouluun jne. Kaava liike-energian laskemiseksi:
m= massa kilogrammoina, v= nopeus m/s Ratkaise seuraavat laskutehtävät jotakin fysiikan oppikirjaa apuna käyttäen. TEHTÄVÄ 1: Liikkuvalla kappaleella on liike-energiaa. Miten muuttuisi auton liike-energia, jos sen massa 700 kg kasvaa kaksinkertaiseksi eli 1400 kg:ksi? TEHTÄVÄ 2: Miten muuttuu auton liike-energia, jos auton nopeus kasvaa 50 km/h 100 km/h:ssa eli kaksinkertaiseksi? TEHTÄVÄ 3: Laske juoksijan liike-energia, jos hänen nopeutensa on 10 m/s. Juoksijan massa on 50 kg. TEHTÄVÄ 4: Keksi jokin liike-energiaan liittyvä käytännön esimerkkitehtävä omalta ammattialaltasi tähän tehtävään. ASEMA- ELI POTENTIAALIENERGIA Johdanto: Asemaenergiaa on kappaleella, joka on paikallaan esim. esine pöydällä. Esineen pudotessa pöydältä, muuttuu asemaenergia vähitellen liike-energiaksi. Jotta esine on saatu nostettua pöydälle, on nostotyö vaatinut energiaa ja tämä nostotyön energia on varastoitunut asemaenergiaksi. Nostotyön laskemiseen käytetään asemaenergian lauseketta. Kaava asemaenergian laskemiseksi:
m= massa kilogrammoina, g= 9,81 m/s2 = maan vetovoiman aiheuttama kiihtyvyys, h= korkeus metreinä Ratkaise seuraavat laskutehtävät jotakin fysiikan oppikirjaa apuna käyttäen. TEHTÄVÄ 5: Ratkaise suureyhtälöstä
TEHTÄVÄ 6: Opiskelija sai aamupalalta energiaa 1400 kJ. Kuinka korkealle hänen pitää nyt nousta, jotta tämä energiamäärä olisi muuttunut asemaenergiaksi. Opiskelijan massa on 50 kg. Käytä tässä tehtävässä edellisessä kohdassa muokattua kaavaa tehtävän ratkaisemiseksi. TEHTÄVÄ 7: Keksi jokin asemaenergiaan liittyvä käytännön esimerkkitehtävä omalta ammattialaltasi tähän tehtävään. TEHTÄVÄ 8: Koontitehtävä. Kirjoita tähän lyhyt selitys seuraaville opiskelijoille ohjeeksi seuraavista asioista: a) miten muutetaan tehtävissä annetut laadut km/h:ssa yksiköksi m/s? b) mitä eroa on mielestäsi massalla ja painolla fysiikan mielessä? c) mitä se liike-energia lyhyesti sanottuna tarkoittaa? d) mitä se asemaenergia lyhyesti sanottuna tarkoittaa? 2.5. EnergianlähteetTEHTÄVÄ 1: Tutustu seuraavassa kuvassa oleviin energianlähteisiin silmäilemällä kaavio läpi ja tee energiaan liittyvät tehtävät, jotka ovat kuvan jälkeen. Hyödynnä kuvan tietoja seuraavissa tehtävissä mahdollisuuksien mukaan. LÄHDE: WSOY: KEFY (Häikiö – Kahila – Ratilainen – Ängeslevä) S. 127 TEHTÄVÄ 2: Seuraavassa on eri tavalla energiaa käyttäviä henkilöitä. Jatka aloitettuja tarinoita heidän energiankäyttötavoistaan kolmella lauseella jokaista henkilöä koskien. Jokaisen henkilön perässä on vihjeitä, jotka auttavat sinua tarinan kirjoittamisessa. Muodosta siis 3 suorasanaista lausetta hyödyntäen joitakin noista sanoista. (LÄHDE: http://www.motiva.fi/) Monipuolisesti tekniikkaa hyödyntävä henkilö1: 1) Tietokonepelit ovat parhainta ajanvietettä ja niihin kuluukin aikaa ja energiaa. 2) Koko loma on mennyt uusiin sähköisiin laitteisiin totutellessa. 3) Matkustamiseen käytän lentokonetta, vaikka tiedän, että siitä syntyy paljon enemmän haitallista hiilidioksidia kuin autolla matkustaessa. Vihjeet: kaikki mahdollinen teknologia: kuivausrumpu (kuluttaa paljon energiaa), vain uudet laitteet, pienet ruokamäärät (mikro), suuret ruokamäärät (uuni), juoksumatto lenkkeilyssä (ei ulos), autossa CD-DVD-soitin, pelikonsolit, kertakäyttöparistot sähköleluissa yms., korkea huoneenlämpötila Kirjoita tähän oma tarinasi vihjeiden avulla:
Monipuolisesti uusia energiamuotoja hyödyntävä henkilö2: 1) Kotini lämpenee puupelletillä, koska se on ympäristöystävällinen. 2) Auto, jonka äsken hankin, kulkee biodieselillä ja siten uusiutumatonta raakaöljyä ei tarvitse käyttää. 3) Keittiössä kerään talteen kaiken paistoöljyn, jota käytän Vihjeet: uusiutuvan energiamuodon käyttäjä, ympäristölle paras, vähän energiaa kuluttavat A-luokan kodinkoneet, energiaa säästävät pienloistelamput, aurinkokerääjä veden lämmitykseen sekä lisälämmönlähteeksi, tuulimylly, tuulivoiman suosija
Kirjoita tähän oma tarinasi vihjeiden avulla:
Monipuolisesti omalla tavallaan energiaa kuluttava ja tuhlaava henkilö3: 1) Joka kerta, kun käyn ruokakaupassa, muistan ostaa muovikassin, koska eihän se paljon maksa. 2) Laitan suihkun heti valumaan, kun menen kylpyhuoneeseen ja en sulje sitä shampoon laittamisen ajaksi. Vesi saa rauhassa valua. 3) Muutama vesihana vuotaa meillä lähes aina. Keittiössä tiskaan myös juoksevan veden alla. Vihjeet: ei kierrätä, ei lajittele jätteitä, ostaa ulkomailta tuotuja hedelmiä, oma auto (ei julkisia kulkuvälineitä, lyhyet matkatkin esim. lapset kouluun autolla), sähkölaitteet valmiustilassa, valot aina päällä, uuni ja jääkaappi vierekkäin, ympäristön suojelu ja energian säästö ei tuttuja, tuuletus koko päivän, ruoan valmistaminen avonaisessa kattilassa, vaatteet pestään 90 asteessa (60kin riittäisi). Kirjoita tähän oma tarinasi vihjeiden avulla:
Monipuolisesti omalla tavallaan energiaa ajatteleva ja kuluttava henkilö4: 1) Joka kerta, kun käyn ruokakaupassa, otan mukaan oman korin tai paperipussin, jotta ei tarvitse ostaa muovikassia. 2) Kuljen bussilla, polkupyörällä, junalla tai jos on aivan pakko mennä omalla autolla, niin sitten hankin kimppakyytiläisiä. 3) Vien tavarat, joita en tarvitse kierrätykseen tai lajittelen jätteet erittäin tarkkaan. Esim. pullot olen aina toimittanut pullojen keräykseen. Vihjeet: vaaralliset kemikaalit muualle kuin roskiin, luomutuotteet ja kotimaiset vihannekset käytössä, vaeltaa metsässä, tarpeettomat valot pois, energiasäästävät lamput, lautapelit, ei televisiota, ei tietokonepelejä Kirjoita tähän oma tarinasi vihjeiden avulla:
TEHTÄVÄ 3: Kirjoita tähän, mikä edellisen kohdan henkilöistä muistuttaa eniten sinua. Perustele vastauksesi.
TEHTÄVÄ 4: Sijoita seuraavat energiamuodot: mekaaninen, kemiallinen, sähkö, säteily, lämpö ja ydinenergia oikeaan kohtaan seuraavassa tekstissä. a) __________________ energiaa tarvitaan usein esim. kun valmistetaan ruokaa tai esimerkiksi saunotaan. Auton moottoreissa tämä ei ole oikein toivottu ilmiö. b) __________________energia on energiaa jaloimmassa muodossaan, sitä voidaan esim. siirtää pitkiä matkoja. Suomessa tämän energian kulutus keskittyy talviseen aikaan ja iltoihin. Mitä suurempi on jonkin laitteen teho ja mitä pitempään sitä käytetään, kuluu sitä enemmän tätä energiaa. c) Akut voidaan ladata usein uudelleen ja siten ________________ energiaa voidaan varastoida. Toisaalta samaa energiaa saadaan ruoasta ja sen varastoiminen on hankalaa. d) Ruoka-aineissa olevaa energiaa ei olisi ilman auringon antamaa ______________energiaa. Haittana liiallisessa auringonotossa on UV-säteily. e) Uimahyppääjän seisoessa paikallaan, on hänellä asemaenergiaa ja hypätessä sama energia muuttuu liike-energiaksi. Samalla tavalla toimii esim. tuulimylly, kirja pöydällä ja auto paikallaan sekä liikkeessä. Asema- eli potentiaalienergia sekä liike- eli kineettinen energia ovat molemmat ______________ energiaa. f) _______________ energian hyödyntämisessä on tärkeää miettiä jätteiden sijoittaminen. Toisaalta, jos henkilö altistuu työssään tämän aiheuttamalle säteilylle, saattavat haitat tulla esiin vasta pitkienkin aikojen kuluttua ja tähän vaikuttaa säteilyn määrä sekä altistusaika. Toisaalta tässä energiamuodossa, jo pienellä määrällä energianlähdettä saadaan moninkertainen määrä energiaa. TEHTÄVÄ 5: Tee yhden sivu posteri (juliste) esim. Wordilla tai diaesitys Powerpointilla, miten säästät energiaa parhaiten ammattityössäsi tai kotona tai koulussa sekä määrittele energia mahdollisimman monipuolisesti. Muotoile posterisi mahdollisimman näyttäväksi. 2.6. Linkkejä energiaan liittyenAurinkoenergia: http://www.edu.fi/oppimateriaalit/aurinko/ http://www.vsenergiatoimisto.fi/vsenergia/vs-energ.nsf/0/C44D3720F84EC558C22568900031ED1F Linkkejä säteilyn käyttöön http://www.stuk.fi/julkaisut_maaraykset/kirjasarja/fi_FI/kirjasarja3/ http://www.stuk.fi/sateilyn_kaytto/fi_FI/teollisuus/ http://www.sateilyturvakeskus.fi/sateilytietoa/ukk/sateilyjaterveys/fi_FI/sateilyjaterveys/ http://www.peda.net/veraja/jklmlk/fysiikka/smskaytto Linkkejä vesivoimaan http://www.helsinginenergia.fi/tuotanto/vesivoima.html http://www.energiaasuomessa.net/view.php?pid=64&alue=es&ac=3 Linkkejä ydinvoimaan http://www.energiaasuomessa.net/view.php?pid=63&alue=es&ac=3 http://www.edu.fi/oppimateriaalit/aihiot/fi/norja/ydinvoima/ Linkkejä biopolttoaineeseen http://www.econova.com/fi/energy/page.php?c=241 http://www.vaske.fi/verkkolehti/2006/nro3_06/jutut/juttu3.htm 2.7. Mekaniikkaan liittyvä -ristikko teoriaan tutustumista vartenTäytä ristikko mekaniikkaan liittyvillä fysiikan sanoilla. Vihjeet auttavat sinua, mikäli et keksi jotakin sanaa. Muista lopuksi painaa tarkista -nappia ristikon alapuolella ja samalla näet, miten onnistuit tehtävässä. (Lähde: Helakorpi - Ahoranta: Uusi Omega Ammatillinen fysiikka toisen asteen
koulutukseen sekä MFKA Opitaan tekemällä Liike ja tasapaino Opetusmateriaalia
kouluille sekä fysiikan oppikirjat eri ammattialoille ) 2.8. Mittaamiseen liittyvä -ristikko teoriaan tutustumista vartenTäytä ristikko mekaniikkaan ja mittaamiseen liittyvillä fysiikan sanoilla. Vihjeet auttavat sinua, mikäli et keksi jotakin sanaa. Muista lopuksi painaa tarkista -nappia ristikon alapuolella ja samalla näet, miten onnistuit tehtävässä. (Lähde: Eri fysiikan oppikirjat mm. Fysiikan ja kemian Fuusio Sosiaali- ja terveysalalle s. 8-14)
|