6. Harmoninen voima Flashcards
(5 cards)
Mitä ovat jouset?
Jouset ovat usein teräksestä vakmistettuja kappaleita, joita voidaan käyttää esimerkiksi iskujen vaimentamiseen ja mekaanisen energian varastointiin. Kierrejousi on jousi, joka joustaa pituussuunnassa.
Mitä tarkoitetaan jousivakiolla? Miten sen suuruus voidaan määrittää graafisesti?
Jousivakio k kuvaa jousen jäykkyyttä. Mitä jäykempi jousi on, sitä suurempi on sen jousivakio.
Kun jousta venytetään/puristetaan, jousta venyttävä/puristava voima on suoraan verrannollinen jousen poikkeamaan tasapainoasemasta. Näin ollen jousivakio saadaan (F, x)-koordinaatitosta graafisella derivoinnilla, eli määrittämällä voiman kuvaajan fysikaalinen kulmakerroin.
Miten jousta venyttävä/puristava voima tekee jouseen työtä? Miten tehdyn työn suuruus voidaan määrittää?
Kun jousta venytetään/puristetaan, jousta venyttävä/puristava voima tekee työtä, jolloin jouseen varastoituu potentiaalienergiaa. Voiman tekemä työ voidaan määrittää voiman ja siirtymän avulla (HUOM! Voima ei ole vakio) => (F, x)-koordinaatistosta graafisella integroinnilla eli määrittämällä voiman kuvaajan ja koordinaatiston vaaka-akselin väliin jäävän alueen fysikaalinen pinta-ala.
Jousta venyttävän/puristavan voiman tekemä työ on yhtä suuri kuin jouseen varastoitunut potentiaalienergia Ek=1/2kx^2.
Mitä tarkoittaa harmoninen voima?
Määritelmän mukaan harmonisen voiman suunta on aina kohti tasapainoasemaa, ja sen suuruus on suoraan verrannollinen tasapainoasemasta mitattuun etäisyyteen eli poikkeamaan x.
Minkälaisen voiman jouset aiheuttavat? Miten kyseisen voiman suuruus lasketaan?
Jousen aiheuttamaa voimaa kutsutaan jousivoimaksi Fj. Jousivoima on harmoninen voima, joka pyrkii palauttamaan tasapainoasemasta poikkeutetun jousen takaisin alkuperäiseen pituuteen.
Jousivoiman suuruus on Fj=-kx, missä verrannollisuuskerroin k on jousivakio ja x on poikkeama tasapainoasemasta.
Jousivoiman yhtälössä on negatiivinen etumerkki, sillä jousivakion suunta on aina kohti jousen tasapainoasemaa (= jousen poikkeaman suuntaan nähden vastakkainen).
