1. Koti
  2. Kuorman varmistus
  3. Taustatietoa kuorman varmistuksen fysiikasta

Taustatietoa kuorman varmistuksen fysiikasta

Tämä artikkeli sukeltaa hieman syvemmälle kuorman varmistuksessa käytettyihin suureisiin ja yksiköihin. Tarkoituksena on selkiyttää sitä SI-järjestelmän suureita ja mittayksiköitä, joihin törmää mm. kuorman varmistuksen laskennassa. Kuorman kiinnitysjärjestelyt voidaan esittää myös pelkistetysti, eikä tämän artikkelin olekaan tarkoitus monimutkaistaa asiaa, joka on loppujen lopuksi hyvin suoraviivainen, työhön kuuluva osa-alue.

SI-järjestelmä

SI -järjestelmä on maailman yleisin kansainvälinen (mitta)yksikköjärjestelmä. Metrijärjestelmästä puhuttaessa tarkoitetaankin usein SI -järjestelmää.

SI-järjestelmän mittayksiköt ovat käytössä maailmanlaajuisesti. Useissa maissa myös lainsäädännöllä määrätään niiden käytöstä. Esimerkiksi ajoneuvoihin, kuormatiloihin ja kuorman varmistukseen liittyvässä lainsäädännössä törmää SI -järjestelmän mukaisiin suureisiin ja niiden yksiköihin ja kertoimiin.

Joissain yhteyksissä saatetaan käyttää myös muita kuin SI -järjestelmän mukaisia yksiköitä. Esimerkiksi moottoritehon ilmoittamisessa käytetään joskus hevosvoimia.

Mittaustekniikan kehittyessä SI-järjestelmän perusyksiköiden määritelmiä voidaan myös muuttaa. Järjestelmä on siis kehittyvä. Tällä hetkellä voimassa olevat määritelmät on vahvistettu vuonna 2018, ja ne tulivat voimaan 20. toukokuuta 2019.

Suure ja suureen tunnus

MITATTAVA SUURESUUREEN TUNNUS
massam

Suure on jonkin asian tai esineen mitattava ominaisuus, kuten esimerkiksi esineen massa (arkikielessä paino). Massalle on määritelty tunnus m, joka on suureen tunnus.

SI-järjestelmän suureiden tunnukset kirjoitetaan aina kursivoidulla tekstillä. Tämä on tärkeä ymmärtää, koska kursivoitu tunnus voi tarkoittaa eri asiaa kuin kursivoimaton; 
m = massa, SI -järjestelmän suure
m = pituuden yksikkö metri

Suureen yksikkö ja yksikön tunnus

YKSIKÖN NIMIYKSIKÖN TUNNUS
kilogrammakg

Jokaisella suureella on yksikkö. Massan yksikkö on kilogramma, ja sen tunnus on kg. Kilogramman avulla mitataan suureen, eli massan arvo. Tämä arvo on sovittu määrä kyseistä ominaisuutta ja se määritellään sovitulla tavalla.

SI-yksiköihin voidaan viitata käyttäen niiden täydellisiä nimiä, kuten metri, sekunti, kilogramma ja senttimetri. Virallisten täydellisten nimien kirjoitusasu on luonnollisesti riippuvainen siitä millä kielellä ne kirjoitetaan.

Viralliset tunnukset (esim. m, s, kg ja cm) kirjoitetaan samalla tavalla riippumatta siitä missä ne kirjoitetaan. Tunnukset kirjoitetaan pienillä kirjaimilla, paitsi jos yksikön nimi on johdettu erisnimestä. Yksikön nimessä isoa alkukirjainta ei käytetä, jollei se ole lauseen tai virkkeen ensimmäinen sana. Esimerkiksi Newton, jonka tunnus on N.

Lisätunnus

kuormakorit; valmistajan kilpi (puoliperävaunu)
Puoliperävaunun valmistajankilpi

Lisätunnusta ei voi liittää yksikön tunnukseen kuten kilogrammaan, mutta suureen tunnukseen sellainen voidaan liittää alaindeksinä: L (pituus, lenght),  Lmax (maksimi pituus);

Lmax = 13715 mm (maksimi pituus on 13715 millimetriä).
Jos alaindeksiä ei ole mahdollista käyttää, lisätunnus voidaan kuitenkin mainita sulkeissa yksikön tunnuksen jälkeen;
L = 13715 mm (max).

Suureen mittaaminen

Suure on siis jonkin asian tai esineen mitattava ominaisuus. Tässä mittauksessa selvitetään kuinka moninkertainen mitattava arvo on yksikköön nähden. Mitä tämä tarkoittaa?

Esimerkiksi paino 2 kilogrammaa.
Suureen (paino / massa) lukuarvo 2, on kerroin.
Suure ilmoitetaan lukuarvon ja yksikön kertolaskuna; 2 * kg

Toisin sanoen 2 kg tarkoittaa; kaksi kertaa kilogramma.
Massa = 2 * kg

Lukuarvon ja yksikön välissä on siis kertomerkki, vaikka sitä ei kirjoiteta näkyviin.

SI -järjestelmän suureet ja johdannaiset

Seuraavat johdannaiset on valittu kuljetusalan työtehtävissä vastaantulevista suureista, sekä liikenteen turvallisuusviraston määräyksestä; Vaarallisten aineiden kuljetus tiellä 2017 (lakikokoelma).

MERKIT (selite)

kertomerkki - *
jakomerkki - /

Perussuureet ovat yksiköitä, jotka voidaan mitata ja määrittää suoraan erilaisista luonnonilmiöistä ja vakioista. Nämä määritelmät ovat usein niin monimutkaisia laskutoimituksia, ettei niitä tarvitse tai kannata opetella ulkoa. Niillä ei ole käytännön työn kannalta merkitystä.

Johdannaissuureet puolestaan ovat perussuureilla tehtävien laskutoimituksien tuloksia. Tästä tulee nimi johdannaissuureet. Johtaminen tarkoittaa juuri perussuureilla tehtäviä laskutoimituksia.

Perussuureet

SI-järjestelmä koostuu seitsemästä perussuureesta; aika, pituus, massa, sähkövirta, lämpötila, ainemäärä ja valovoima.

suuretunnusyksikkötunnus
aikatsekuntis
pituus (etäisyys, korkeus)l smetrim
massa (paino)mkilogrammakg
sähkövirtaI iampeeriA
termodynaaminen lämpötilaTkelvinK
ainemääräN nmoolimol
valovoimaIvkandelacd

Johdannaisyksiköiden laskenta perussuureista

Miten johdannaisyksiköt johdetaan, eli lasketaan perussuureista? Avaan tätä esimerkin kautta;

SELITE (potenssi)

Potenssi on matemaattinen lyhennysmerkintä, jolla esitetään
saman luvun toistuva kertolasku. Esimerkiksi kolmen 2:n tulo;
2 * 2 * 2 esitetään kahden potenssina 2³.

Esimerkiksi voiman (F) yksikkö newton (N) on massan (m) ja kiihtyvyyden (m/s²) johdannainen.

LASKENTA (voima / newton)

newton (N) = massa (m) * kiihtyvyys (a)
voima (F) = ma
voima = kg * m/s²

Kaikki yllä kirjoitetut kolme esimerkkiä tarkoittavat samaa; voima on kilogramma kertaa metri jaettuna sekunti potenssiin kaksi.

Kyseisessä esimerkissä massa (m) on perussuure. Kiihtyvyys (a) on pituuden (m) ja ajan (s) johdannainen; metri jaettuna sekunti potenssiin kaksi (m/s²).

LASKENTA (kiihtyvyys)

m/s² = m / s * s
a = m/s²
kiihtyvyys = metri / sekunti * sekunti

Voiman yksikkö Newton saadaan siis tekemällä perussuureilla; massa, pituus ja aika, yllä olevat kerto- ja jakolaskutoimitukset.

Johdannaisuureet

Useille yleisesti käytetyille johdannaisyksiköille on annettu omia nimiä niiden käytön helpottamiseksi,

Olen ottanut tähän vain osan johdannaisyksiköistä. Ainakin näihin yksiköihin kuljetusalalla törmää, jos lukee säädöstekstejä tai mitään perusteita pidemälle vietyä ajoneuvon tekniikkaa tai kuorman varmistuksen laskentaa.

Laskenta sarakkeessa on esitetty kaava, miten kyseinen yksikkö saadaan johdettua muista suureista. Ja muistutuksena, kuten peruskoulussa opetettiin sulkeissa olevat laskutoimitukset lasketaan ensin.

suuretunnusyksikkötunnuslaskenta
lämpötilaTcelcius°C0 °C = 273,1 K
voimaFnewtonNkg * m / s²
paineppascalPakg / (m * s²)
baaribar1 bar = 105 Pa
tehoPwattiWkg * m² / s³
energiaEWjouleJkg * m² / s²
lämpömääräQjouleJ
jänniteUvolttiVkg * m² / (s³ A)
jännityssN/m²1 N/mm² = 1 MPa
pinta-alaAneliömetrim2m * m
tilavuusVkuutiometrim3m * m * m
litral1000 l = 1 m3
nopeusvmetriä sekunnissam/sm * s-1
kiihtyvyysametriä sekunnissa toiseenm/s²m * s-2
(radio)aktiivisuusAbecquerelBq1/s
ekvivalenttiannosHsievertSv(= J/kg)
momenttiMnewtonmetriNmN * m
vääntömomenttiTtorqueNmN * m
liikemääräpmomentumNsN * s
Viskositeetti (kinemaattinen)vm²/s
Viskositeetti (dynaaminen)η μPa * s

Kertoimet

Edellä esitettyjen yksiköiden ilmoittamisessa käytetään usein desimaali- ja lisäkertoimia. Kertoimet merkitään yksikön tunnuksen eteen symbolilla tai yksikön nimen eteen etuliitteellä.

Esimerkiksi voiman yksikön newtonin (N) kertoimia (deka ja kilo) käytetään sidontavälineiden ja kiinnityspisteiden nimellislujuuksien ilmoittamisessa;

Etuliite – esim. dekanewton
Symboli – esim. daN
Tekijä – 1 daN = 10N

kertoimet

Tekijä ilmoitetaan kymmenen potenssina. Esimerkiksi kilonewton on newton kertaa 10 potenssiin kolme. Yksinkertaisuudessaan tämä tarkoittaa että 1 kilonewton vastaa siis 1000 newtonia. 1kN = 1000N.

Potenssi merkitsee kuinka monta kertaa luku kerrotaan itsellään;

LASKENTA

10 * 10 * 10 = 1000
103 = 10 * 10 * 10 = 1000
103 = 1000 

Potenssin negatiivinen eksponentti tarkoittaa kantaluvun käänteisluvun vastaavaa positiivista potenssia; kymmenen potenssiin miinus kolme (10-3) on yhtä kuin yksi jaettuna kymmenen potenssiin kolme 1/ 103.

LASKENTA

10-3 = 0,001
1 / 103 = 0,001
10-3 = 1 / 103 

Oliko artikkeli hyödyllinen?

Lisätietoa