Energia muuntuu muodosta toiseen (s. 82-85)

• Sidottu energia tarkoittaa varastoitunutta energiaa (esim. kemiallista energiaa tai potentiaalienergiaa).

• Vapaata energiaa ovat esimerkiksi liike-energia, lämpöenergia, sähköenergia ja valoenergia.

• Energian säilymislaki tarkoittaa, että energia voi muuntua muodosta toiseen mutta sitä ei koskaan synny tyhjästä tai katoa olemattomiin.

• Energiakaavioiden avulla havainnollistetaan energian muuntumista muodosta toiseen.

• Energian tunnus on E ja sen yksikkö on joule (J). 

• Kappaleen liike-energian suuruus riippuu sekä sen massasta että sen nopeudesta. Nopeuden kasvattaminen kasvattaa liike-energiaa paljon, koska laskukaavassa esiintyy nopeuden neliö.

Alla olevan simulaation on toteuttanut PhET Colorado ja opetusvideon Mikko Viitamaa.

Työ muuntaa energiaa (s. 86-89)

• Fysiikassa työn suuruus riippuu voimasta ja voiman vaikutusmatkasta. Paikoillaan pysyminen ei siis ole työtä fysiikan mielessä.

• Työn suuruus lasketaan kertomalla voiman suuruus sen vaikutusmatkalla.

• Työn tunnus on W.

• Työllä ja energialla on sama yksikkö, joule (J).

• Voiman tehdessä työtä energia muuntuu muodosta toiseen.

• Kitkavoima muuttaa esimerkiksi liike-energiaa lämpöenergiaksi.

Alla olevan simulaation on toteuttanut PhET Colorado ja opetusvideon Leo Hylkinen.

Nostotyö muuttaa kappaleen potentiaalienergiaa (s. 90-93)

• Potentiaalienergia on sidottua eli varastoitunutta energiaa. Useimmiten potentiaalienergialla tarkoitetaan ylös nostetun kappaleen energiaa, mutta myös esimerkiksi jännitettyyn jouseen varastoitunutta energiaa kutsutaan potentiaalienergiaksi.

• Potentiaalienergia riippuu kappaleen paikasta (jota verrataan valittuun nollatasoon).

• Kun jotain kappaletta nostetaan, nostotyön suuruus on sama kuin kappaleen potentiaalienergian muutos.

• Nostotyön suuruus lasketaan kertomalla kappaleen paino nostokorkeudella.

• Potentiaalienergia voi muuntua liike-energiaksi. Näin käy esimerkiksi alla olevassa simulaatiossa, jossa rullalautailija skeittaa rampilla.

Alla olevan simulaation on toteuttanut PhET Colorado ja opetusvideon Leo Hylkinen.

Teho ja hyötysyuhde kertovat energian muuntumisesta (s. 94-97)

• Teho kuvaa työntekonopeutta, eli sitä kuinka nopeasti työ tehdään tai kuinka nopeasti energia muuntuu muodosta toiseen.

• Tehon tunnus on P ja yksikkö watti (W).

• Teho lasketaan jakamalla tehty työ siihen kuluneella ajalla. Esimerkiksi portaiden nousussa tekemäsi työ on sama riippumatta siitä, kiipeätkö portaat nopeasti vai hitaasti. Tehosi on kuitenkin sitä suurempi, mitä nopeammin kiipeät.

• Laitteen hyötysuhde on hyödyksi saatavan energian suhde käytettyyn energiaan. Hyötysuhde voidaan ilmoittaa joko desimaalilukuna (esim. 0,7) tai prosenttina (esim. 70%). Jos hyötysuhde on nolla, yhtään energiaa ei saada hyödyksi. Hyötysuhde ei koskaan voi olla aivan 100%, koska silloin kaikki energia saataisiin haluttuun muotoon. Todellisuudessa energiaa menee aina "hukkaan" esimerkiksi kitkan takia.

• Laitteen hyötysuhde saadaan jakolaskulla: laitteelle annettu energia jaetaan laitteen hyödylliseen muotoon muuttamalla energialla.

• Mitä suurempi laitteen hyötysuhde on, sitä taloudellisempi se on käytössä.

Alla olevan opetusvideon on tehnyt Leo Hylkinen.

Yksinkertaiset koneet helpottavat työn tekemistä (s. 98-101)

• Painopisteestä tai sen alta tuettu kappale pysyy tasapainossa. Kappaleen painopisteen voi löytää esimerkiksi näin : painopisteen etsiminen luotilangan avulla.

• Tasapainolajeja on kolme: epämääräinen, vakaa ja horjuva.

• Kappale kaatuu, kun painopiste (tai siitä suoraan alas piirretty luotisuora) siirtyy tukipinnan ulkopuolelle.

• Yksinkertaisia koneita on monenlaisia: tela, vipu, kalteva taso, väkipyörä ja talja.

• Yksinkertaisella koneella voidaan muuttaa voiman suuntaa tai suuruutta. Jos tarvittava voima pienenee, tarvittava matka puolestaan kasvaa. Siis: Mikä voimassa voitetaan, se matkassa menetetään. 

• Alla olevalla simulaatiolla voi kokeilla, miten voiman ja vaikutusmatkan suhde näkyy vipulaskuissa. 

Alla olevan simulaation on toteuttanut PhET Colorado ja opetusvideon Leo Hylkinen.

Jarrutusmatkasimulaatio

Auton nopeudella on iso vaikutus jarrutusmatkaan. Siksi pienikin ylinopeus pidentää jarrutusmatkaa yllättävän paljon. Alla olevalla simulaatiolla voit kokeilla jarrutusmatkoja eri nopeuksilla.