Sienestyksen juridiikasta (perjantaikirjoitus)

Ääriolosuhteissa ihminen kysyy oikeita kysymyksiä. Brutaali sienestyskokemus sai minut selvittämään, mitä laki sanoo sieniveitsistä. Vastaus: ilmeisesti ei yhtään mitään.

Olin viikonloppuna kaikessa rauhassa sienestämällä ikiomalla reviirilläni (Varsinais-Suomi) kun puiden takaa tömähti yht’äkkiä esiin herttainen eläkeläispariskunta sienikoriensa kanssa.

Selvisin lopulta tilanteesta kunnialla, koska alitajuntaani oli iskostettu varsinais-suomalainen toimintaprotokolla näissä tilanteissa. Älä päästä ääntä tai tee äkkinäisiä liikkeita. Älä katso sienestäjää silmiin, vaan hiukan oikeallepäin hänestä, kuitenkin niin että näet hänet periferaalinäöllä.  Älä käännä selkääsi, vaan pidä rintamasuunta noin 45 asteen kulmassa. Koita piilottaa sienikori seläksi taakse, mutta älä päästä siitä irti ettei sienestäjän saalisrefleksi pääse voitolle.  Lähde hitaasi liikkumaan oikealle ja taaksepäin.  Älä tunne pelkoa, koska ne haistavat sen.

Ja tärkein: poista sieniveitsen varmistin, mutta pidä veitsi näkymättömissä.

Juuri tätä tärkeintä sääntöä aloin tilanteen jälkeen pohtia, kun sydän oli lakannut hakkaamasta ja olin puristanut kauhunhiet pois paidastani. Eläkeläiset eivät liiku erityisen nopeasti, mutta ovat ovelia ja pystyvät pitkän kokemuksensa takia saartamaan uhrinsa helposti. Tällä nimenomaisella pariskunnalla ei näyttänyt saalistusvietti aktivoituvan — itse asiassa paappa hyppäsi mummelin taakse piiloon — mutta nämä ovat täysin arvaamattomia tilanteita. Jos äreää eläkeläislaumaa häiritään sen kantarelliapajalla, mitä tahansa voi tapahtua kenelle tahansa.

Continue reading Sienestyksen juridiikasta (perjantaikirjoitus)

Talvivaara 61: Kolmasosa Euroopan suurimmasta nikkeliesiintymästä hukkaan?

Terrafamen (Talvivaaran) heinäkuun osavuosikatsauksessa oli pieni tekninen detalji, joka onkin itse asiassa elämää suurempi detalji.

“Terrafamen liiketoimintamallissa on oletettu 70 prosentin kokonaissaanti liuotuksessa, ja rakennettujen kasojen toiminnan perusteella voidaan ennakoida, että tavoitteeseen päästään.”

Mitä yhtiö tässä itse asiassa suomeksi sanottuna oikein sanoo?

Se ilmoittaa tuhlaavansa kolmasosan Euroopan suurimmasta nikkeliesiintymästä. 

Continue reading Talvivaara 61: Kolmasosa Euroopan suurimmasta nikkeliesiintymästä hukkaan?

Työtarjousten matematiikkaa

[Edit: korjattu lukuja klo 1035. Alkuperäisessä karkea ja törkeä laskuvirhe.]

Huomasin hienon Facebook-päivityksen, jossa yritettiin arvioida paljonko aikaa TE-keskukset kuluttavat työtarjousrumbaan.  Pikaisella laskennalla päädyttiin siihen, että niihin kuluu 100 henkilötyövuotta. Aloin penkoa hiukan tarkemmin. Arvio näyttää  oikealta.

[Huom! Alkuperäisessä kirjoituksessa karkea ja törkeä laskuvirhe, ja arvioksi tuli 400-600 virkailijaa. Pahoittelen mokaa. Suuri tämäkin luku on].

Työtarjousten hyöty on vähintäänkin kyseenalainen. Ainakin yhden artikkelin mukaan ne johtavat työnantajien kannalta lähinnä turhiinn pakkohakemuksiin, eivätkä viranomaiset seuraa onko niillä todellista vaikuttavuutta.

Työtarjousten määrästä näyttää esiintyvän kahdenlaista lukua, mutta ainakin Ylen mukaan  niitä lähetettiin  563 000 (myös lukua 435 000 esiintyy muualla).

työtarjoukset työtarjous 2013-2015 (1)

 

Ei ole tietoa siitä, kuinka kauan yhden työtarjouksen tekemiseen, lähettämiseen, ja vahtimiseen menee.  Alle kymmenessä minuutissa on tuskin mahdollista saada aikaan mitään järkevää, ellei virkailija sitten summamutikassa arvo paikkoja ja ihmisiä (mikä on sinällään täysin mahdollista). Toisaalta yli 20 minuuttia olisi tehotonta. Paras arvio on 10-15 minuuttia. Yksi virkailija pystynee tekemään 4-6 laadukasta tarjousta tunnissa.

Keskimääräinen työaika kunnissa on noin 1500 tuntia vuodessa (valtiolla ja yksityisillä noin 1600).  Tehdään TE-keskusten kannalta paras mahdollinen tulkinta, ja oletetaan että virkailijoilla ei mene aikaa esimerkiksi palavereihin tai koulutuksiin. Tällöin yksi virkalija pystyisi tekemään 6000-9000 tarjousta vuodessa. Äärimmäisen tehokkaalla ja tehdasmaisella toiminnalla voisi ehkä päästä kymmeneen tuhanteen. Silloin tarjoukseen ei pysty kovinkaan suurta laatua laittamaan.

Tällöin  alempi 430 000 työtarjousta vaatisi yli 40 henkilötyövuotta, ylempi 563 000  lähes 60. [Huom! Alkuperäisessä versiossa virheellisesti kymmenkertaiset luvut]

Kun otetaan huomioon että tuohon tahtiin ei käytännössä kykene kukaan, ja virkailijoilla on myös palavereita ja koulutuksia, sadan virkailijan arvio on varmasti hyvin lähellä.

Tämä tarkoittaa, että Suomessa työskentelee koko  ajan hyvinkin sata virkailijaa, joiden ainoa tehtävänkuva on suoltaa näitä tarjouksia. Tunnista toiseen.  Päivästä toiseen. Viikosta toiseen. Kuukaudesta toiseen. Voi perustellusti kysyä, mitä järkeä tässä on.

On toki mahdollista, että tarjousten teko on automatisoitu niin, että ne eivät juurikaan vaadi ihmisen työpanosta. Silloin voi perustellusti kysyä, mitä järkeä tässä on.

Kirjoittaja on ollut akateeminen pätkä- ja silpputyöläinen  ja ajoittaistyötön vuodesta 2012, oltuaan sitä ennen menestyjä. Lisää asiaa työttömyydestä, osa vakavaa osa ei: Työttömyys. Lisää matematiikkaa, osa vakavaa osa ei: WeirdMath

600px-Ilia_Efimovich_Repin_(1844-1930)_-_Volga_Boatmen_(1870-1873)

Tältäkö tuntuu olla TE-keskuksen työtarjousosastolla töissä?

Vielä kerran Teraloop: voisiko se toimia kiinteänä renkaana?

 

Voisiko Teraloopin energiaa varaava liikkuva massa kannatella itse itseään? Teimme laskelmat ja esittelemme ne tässä.

Haluaisimme uskoa, että Teraloopin konsepti voisi toimia. Tämä jo siksi, että valtio on antanut yhtiölle 260 000 euroa Tekes-lainaa, ja olisi hienoa saada sille rahalle vastinetta. Olemme aiemmin analysoineet konseptia läpi fysiikan kannalta ja tehneet myös yksinkertaisen laskurin, jolla realismin rajoja voisi arvioida. Teki laskut miten tahansa, ne tuntuvat päätyvän aina samaan lopputulokseen: konsepti ei toimi, ellei fysiikan lakeja muuteta.

Päätimme antaa Teraloopin idealle vielä yhden mahdollisuuden. Moni on keskusteluissa esittänyt, että jos Teraloop olisi junavaunujen sijasta kiinteä rengas, se ei tarvitsisi ehkä magneetteja muuhun kuin levitointiin. Materiaali voisi ehkä kannatella itse itseään. Tämä ehdotus ei ole Teraloopin julkaistun toimintaidean mukainen, mutta toisaalta yhtiö on itsekin todennut että sen konsepti on todellisuudessa täysin erilainen kuin julkisuudessa olleet tiedot. Ehkä tämä on se suuri oivallus, joka mahdollistaa ajatuksen?

Lisää matematiikkaa…

Tasapainossa pyörivän renkaaseen muodostuu keskeiskiihtyvyyden johdosta kehän suuntainen jännitys, joka voidaan laskea kaavasta

s = ω^2* ρ * ( R1^2 + R1*R2 + R2^2) / 3   

missä s:n yksikkö on Pa (= N/m^2), ω on kulmanopeus (rad/s) ja ρ on aineen tiheys (kg/m^3), joka teräksellä on 7800 kg/m^3. R1 ja R2 ovat renkaan ulko- ja sisäsäde.  Koska renkaan kehän poikkipinta-ala suhteessa renkaan säteeseen on hyvin pieni ja käytännössä R1≈R2≡R, voidaan kaava muuttaa yksinkertaisempaan muotoon.

s = ρ * ω^2* R^2   

Olemme tehneet tällekin tehtävälle laskurin, jossa arvoja voi pyöritellä. Voimme myös piirtää kuvan, josta nähdään jännitys suhteessa renkaan kehänopeuteen.  Renkaan säde tai kehän poikkipinta-ala eivät vaikuta tulokseen, yllä oleva kaavio pätee kaiken kokoisille teräsrenkaille, joiden kehän halkaisija suhteessa renkaan säteeseen on vähäinen, kuten Teraloopin tapauksessa. Kuten alempana lasketaan, rengas murtuu jos kehäjännitys ylittää 640 MPa arvon, mikä rajoittaa kehänopeutta erittäin rajusti.
taraloop_pyorivan_terasrenkaan_jannitys

 

Terästen lujuusrajoitteet

Jännityksen SI-järjestelmän mukainen yksikkö on Pascal (Pa), eli N/m^2. Terästen lujuus ilmoitetaan Pascalin pienuudesta johtuen yleensä Megapascaleina, MPa. 1MPa vastaa noin 100 tonnin painoa yhden neliömetrin alueella. Teräkselle määritellään erikseen myötölujuus ja murtolujuus. Jos valmistamme tavallisesta pulttimateriaalista teräslangan, jonka poikkipinta-ala on 1 mm^2, sen varaan voisi ripustaa 64 kg:n massan, ilman, että langassa tapahtuu pysyvää muodonmuutosta, eli ilman, että ns. myötölujuus (640 MPa) ylittyy. Yli 80 kg:n massalla lanka katkeaa, koska aineen murtolujuus (800MPa) ylittyy. Myötö- ja murtolujuuden välissä teräkseen jää pysyvä muodonmuutos, joten rakenteet tulee mitoittaa myötölujuuden mukaan.

Koneenrakennuksessa käytetään yleisesti lujempia pultteja ,joiden murtolujuus on 1200 MPa ja myötölujuus 1080 MPa. Tämä on jo varsin lujaa terästä, kolme kertaa lujempaa kuin yleisesti käytetyt rakenneteräkset, joista rakennetaan vaikkapa siltoja.

Laskurin avulla on mahdollista hahmottaa joitakin ratkaisuja, jotka saattaisivat olla kokonaisuutena teoriassa lähes saavutettavissa. Esimerkiksi teräsrengas (tiheys 7800 kg/m^3) jonka sisäsäde on 1,8 metriä ja renkaan säde 250 metriä, tuottaa 290 m/s nopeudella seuraavanlaisia arvoja: energia 1,5 GWh, g-voimat 34 g, kokonaispaino 125 tuhatta tonnia, ja jännitys 660 MPa. Energia on siis kymmenesosan siitä arvosta, jota Teraloop mainoksissaan lupaa, ja siitä huolimatta jo tämäkään rengas ei tule kestämään murtumatta kovin kauan.

Tunnelin sädettä kasvattamalla päästään hiukan suurempiin energioihin, mutta energia kasvaa kuitenkin vain suhteessa säteeseen. Esimerkiksi 2500-metrinen tunneli tuottaa noilla arvoilla vain 20 GWh patenttihakemuksen lupaaman TWh:n sijaan.

 

Venymäongelma

Kokonaan toinen kysymys on, miten tuollainen rengas voitaisiin valmistaa. Se ei voi olla pelkkää terästä, koska siinä pitää olla maglev-tekniikka yms. massaa, joka ei kanna kuormaa. Mitoituksessa ei muutenkaan voi mennä noin lähelle myötörajaa. Mitoitus pitää tehdä väsyttävälle kuormalle, sillä laitteen pitää kestää lukuisia lataus- ja purkukertoja. Sallittu jännitys jäisi käytännössä huomattavasti tässä laskettua teoreettista maksimia pienemmäksi, kun kaikki mitoitukseen vaikuttavat tekijät otetaan huomioon.

Läheskään aina lujuusmitoituksissa ei tarvitse laskea rakenteen venymiä. Teräs nimittäin venyy kun sitä kuormitetaan. Koska Teraloop on valtavan suuri rakennelma, lasketaan varmuuden vuoksi myös renkaan venymä. Tähän käytetään Hooken lakia:

s = E * є

missä s on jännitys, E on kimmokerroin (teräksellä 210 GPa) ja є on suhteellinen venymä. Koska haluamme laskea venymän, muutetaan kaava muotoon:

є = s / E

є = 0,64 GPa / 210 GPa = 0,003

Renkaan kehän pituus ja sen myötä renkaan halkaisija venyvät 0,3 % sen saavuttaessa myötörajan. Patenttihakemuksessa renkaan halkaisija oli 5000 metriä. Sen kokoinen teräsrengas venyisi täydellä pyörimisvauhdilla peräti 5000m * 0,003 = 15 metriä. “Donitsi” siis leviäisi täydessä vauhdissa kohti tunnelin ulkoseiniä 7,5 metriä joka suuntaan, ja hidastuessaan kutistuisi taas normaaliin kokoonsa. Kuten normaalilla mielikuvituksella varustettu lukija voi kuvitella, tästä aiheutuu jälleen korillinen lisäongelmia.

Pienempi 500-metrinen prototyyppi venyisi 1,5 metriä. Tämän kokoinen vaihtelu saattaisi teoriassa, ehkä, juuri ja juuri, olla siedettävissä esimerkiksi sähkömagneeteilla, mutta kiinteät magneetit eivät tähän kykene.

Venyminen antaa käytännössä kovan ylärajan sille, kuinka suureksi Teraloop-tyyppinen systeemi voitaisiin rakentaa. Vaikka 250-metrinen pilotti onnistuisi jollakin keinolla juuri ja juuri, sitä suuremmaksi laitetta ei juurikaan voi enää kasvattaa. Nopeus ei myöskään voi näistä arvoista nousta juuri ollenkaan.

Voimme toki ajatella korvaavamme teräksen jollain toisella materiaalilla, mutta jätämme lukijoiden haasteeksi keksiä materiaali, joka olisi tähän tarkoitukseen terästä parempi ja jonka kustannus on riittävän alhainen.

Teräskään ei tässä ole aivan ilmaista. Jotta energiaa saisi vähänkään järkeviä määriä, massan pitää olla yli 100 000 tonnia. Teräksen hinta vaihtelee suuresti, mutta on tyypillisesti satoja euroja. Pienenkin Teraloopin vaatiman raakateräksen hinta olisi siis vähintään 10 miljoonan euron paikkeilla. Koska terästä joudutaan käytännössä prosessoimaan, loppuhinta olisi useita kertoja suurempi — olettaen, että tällaista rengasta edes pystyisi todellisuudessa valmistamaan.

Tässä kirjoituksessa esitettyjä arvioita voi toki tarkentaa mallintamalla Teraloopin tukirakenteita yms. tarkemmin, mutta tämä ei tule muuttamaan mitään olennaista. Valitettavasti fysiikan lait iskevät rajusti vastaan tässäkin tarkastelussa.

 

Yhteenveto

Kiinteä rengas ei näytä pelastavan konseptia, vaikka löytyykin konfiguraatioita jotka ovat ainakin hiukan sinnepäin. Jos renkaaseen halutaan varastoida merkittäviä määriä energiaa, sen pitää pyöriä todella lujaa. Tällöin renkaaseen kohdistuu suuria jännityksiä, ja se venyy ja supistuu pyörimisvauhdin mukana. Tällöin metalliin myös muodostuu hyvin nopeasti rasitusvaurioita.

Maailmalla on esitetty konsepteja, joissa suuri määrä energiaa varastoidaan valtavan suuriin massoihin (ks esim täältä). Nämäkään ratkaisut eivät ole suuresti edenneet, ja ne ovat silti kertaluokkaa helpompia toteuttaa kuin Teraloop.

Teraloop on sinällään yrittämässä ratkaista aivan olennaista ja tärkeää ongelmaa; valitettavasti sen ehdottama ratkaisu ei näytä toimivan millään tasolla. Energiaa on tällä hetkellä erittäin vaikea varastoida erittäin suuria määriä. Tällä alueella tehdään maailmalla koko ajan monipuolista tutkimus- ja kehitystyötä, ja tutkimusta kannattaisi ehdottomasti tukea myös Suomessa. Tuki täytyisi kuitenkin osata kohdentaa sellaisiin hankkeisiin, joissa on edes jotakin realismia takana.

Tämän kirjoituksen on tehnyt ryhmä fysiikan ja tekniikan alan ammattilaisia kollektiivisesti. Kirjoitus julkaistaan yhtä aikaa omissa blogeissamme. Kirjoittajat aakkosjärjestyksessä: Kaj Luukko (Gaia-blogi), Jani-Petri Martikainen (PassiiviIdentiteetti-blogi), Jakke Mäkelä (Zygomatica-blogi), Rauli Partanen (Kaikenhuippu-blogi), Aki Suokko (Palautekytkentöjä-blogi), Ville Tulkki.

christkindl_karussell

Kuvalähde: Yle

 

Työttömien rankaisun matematiikkaa

 

Hallitus aikoo kiristää työn vastaanottovelvoitetta ja muutoinkin tiukentaa työttömien kontrollia. Taustalla on selkeästi ajattelu, että juuri työstä kieltäytyminen on syynä siihen, että  Suomen 361 000 työttömälle on tarjolla vain 16 000 työpaikkaa. Vastuuministeri on todennut, että  Tuossa oli tilastoa, että yli satatuhatta erilaista sanktioita on annettu työstä kieltäytymisestä eri syistä ja kyllä meidän on näihinkin tietysti puututtava.

Satatuhatta on vaikuttava luku. Mistä se itse asiassa koostuu, ja  kuinka suuri ongelma kieltäytyminen sitten itse asiassa on? Viime vuoden sanktiolista on sinällään karua katsottavaa (lähde Uusi Suomi).

tyottomyys-nayttokuva_2016-04-18_kello_10-56-00

 

Näiden lukujen tulkinta ei kuitenkaan ole helppoa. Jaetaan sanktiotyypit kuuteen kategoriaan A-E, joista siis A on työstä kiletäytyminen ja E työstä eroaminen.

Continue reading Työttömien rankaisun matematiikkaa

Ratkaisuihin ongelmia / Solutions in search of a problem

%d bloggers like this: