FÜÜSIKA 1 eksami vastused (0)

Tallinna Tehnikakõrgkool - Füüsika - Füüsika

1 Hindamata

Esitatud küsimused

Kuidas mis toimub, mis eripärad on ?
Kui kaua liigub ülesvisatud keha üles ?
Mis on jõud ja millest see sõltub ?
Kuidas sõltub kahe keha vaheline vastastikmõju kehade massidest ?
Kuidas on raskusjõud seotud gravitatsiooniseadusega ?
Millal on jõud tasakaalus ?
Mis erinevus kin. ja pot energial on ?
Kuidas toimub muutumine ühest liigist teise (näide) ?
Mida tähendab mehaanikas superpositsioon ?
Mis on, mida näitab ?
Kuhu on see kiirendus suunatud ?
Mis on erinevus ring-ja pöördliikumisel ?
Miks, kuidas ja millal kasutada ?
Mis erinevused ja sarnasused on füüsikalistel mõistetel impulss ja impulssmoment ?
Mis on, kuidas nende perioodid avalduvad ?
Mis on lainepikkus ja mis on periood lainetuse puhul ?
Mis erinevus on nende graafikutel ?

Üldmõisted

Vektor – suurus, mis omavad arvväärtust ja suunda. Mudeliks on geomeetriline vektor, mis on esitatav suunatud lõiguna. Vektoril on algus- ehk rakenduspunkt ja lõpp-punkt. Näiteks jõud, kiirus ja nihe .
Skalaarid – suurus, mis omab arvväärust aga mitte suunda. Mudeliks on reaalarv! Näiteks temperatuur, rõhk ja mass.

Tehted vektoritega –vektoreid ⃗a ja ⃗b saab liita geomeetriliselt, kui esimese vektori lõpp-punkt ja teise vektori alguspunkt asuvad samas kohas. Liidetavate järjekord ei ole oluline. Kahe vektori lahutamise tehte saab asendada lahutatava vektori vastandvektori liitmisega, ehk b asemel tuleb -b.
Vektori ⃗a komponendid ax ja ay same leida valemitega
Vektori pikkuse ehk mooduli saab
Pikkuse-nurga saab avaldada teades, et
Kahe vektori vektorkorrutis on vektor , mille moodul on võrdne vektorite moodulite ja nendevahelise nurga siinuse korrutisega , siht on risti tasandiga , milles asuvad korrutatavad vektorid ja suund on määratud parema käe kruvi reegliga .
[v1 v2]= v1 × v2 = v1 v2 sin α
kusjuures [v1v2=–[v2v1]

SI ühikud
SI põhiühikud:
Suurus
Ühiku nimetus
Tähis
Pikkus
Meeter
M
Mass
Kilogramm
Kg
Aeg
Sekund
S
Elektrivoolu tugevus
Amper
A
Termodünaamiline temperatuur
Kelvin
K
Ainehulk
Mool
mol
Valgustugevus
kandela
cd

Detsimaalsete kord- ja osaühikute eesliited ja nende tähised
Kulgliikumine

Kiirus – mehaanilist liikumist iseloomustav vektoriaalne suurus, mida mõõdetakse nihke ja selle sooritamiseks kulunud ajavahemiku suhtega.
Kõige lihtsamatel 1D juhtudel vaatleme liikumist mööda x telge. Reaalselt toimub liikumine aga pigem 2D või 3D ruumis.
2D ja 3D kiiruse korral – kiirusvektor iseloomustab osakese liikumissuunda antud hetkel. Kiirusvektor on trajektoori puutuja sihiline.

Kiirendus – mehaanilist liikumist iseloomustav vektoriaalne suurus, mida mõõdetakse kiiruse muudu ja selleks kulunud ajavahemiku suhtega. See kajastab kiiruse muutumist ajas.
Hetkkiirendus on kiirendus antud hetkel, millega kiirus sellel konkreetsel ajahetkel muutub. Graafiliselt on ta kiiruse graafiku tõus selles punktis
Keskmine kiirendus on kiiruse muut jagatud aja muuduga, millises vahemikus me kiiruse muutu jälgime. Kui kiirendus on konstantne , siis keha kiirendus on võrdne keskmise kiirendusega .
7. Liikumisvõrrand
Ühtlane sirgjooneline liikumise koordinaadi võrrand x=x0+vxt (liikumisvõrrandi üldkuju)
Sirgjoonelist liikumist kirjeldatakse ühe koordinaadiga. Piisab ühest sirgest koordinaatteljest.
Keha koordinaadi leidmine algkoordinaadile nihke liitmisega x=x0+
Nihe ( teepikkus ) ühtlasel sirgjoonelisel liikumisel =t
Kiirus ühtlasel sirgjoonelisel liikumisel v=
Ühtlaselt kiireneva sirgjoonelise liikumise võrrand x=x0+v0t+
(keha kiirus kasvab võrdsetes ajavahemikes ühe palju – kiirendus on konstantne)
Nihe (teepikkus) ühtlaselt muutuval sirgjoonelisel liikumisel =0t+
Kiiruse sõltuvus ajast ühtlaselt muutuval sirgjoonelisel liikumisel =0+t
Kiirendus võib olla ka negatiivne, siis kiirus väheneb.
Kiirendus kiiruse muudu (v-v0) ja selleks kuluva aja (t-t0) jagatis =
Tuletatud valem ühtlaselt muutuva liikumise kohta -=2a
v= Kiirus on võrdne tuletisega aja järgi
Näited elust: otse ülesvisatud palli lend, suusahüppaja laskumine , kaubarongi liikumahakkamine
8 Vabalangemine ja viskekeha liikumine (miks, kuidas mis toimub, mis eripärad on?)
Vaba langemine

selline kehade kukkumine , kus õhutakistus puudub (nt. vaakumis ), või on väike.
Toimub Maa külgetõmbe mõjul. Kõik kehad tõmbuvad maa poole ja omavad selletõttu raskust.
Vaba langemine on ühtlaselt kiirenev liikumine
kehadel kasvab kiirus ühtemoodi, sõltumata keha raskusest või kujust .
Kõik kehad saavad ühesuguse kiirenduse. Seda nn vaba langemise kiirendust on mõõdetud Maa eri paigus ja erinevatel meetoditel ning tulemuseks on saadud alati ligikaudu
Vaba langemise kiirendus on suunatud alati alla, Maa keskpunkti poole.
Vabalangemise kiirendus on g= 9,8 m/s².

ÜLESVISATUD KEHA LIIKUMINE
Lähtudest kiiruse ajast sõltuvuse valemist ja liikumisvõrrandist :
Ülesvisatud/ langeva keha kiirus =0 - gt
Ülesvisatud/ langeva keha kõrgus h=0t -
Kui näiteks kivi üles visata , on valemites algkiirus v0 positiivne, allaviskamisel negatiivne ja lihtsalt käest pillamisel null.
Ülesvisatud keha liikumise kohta tuletatud valem -v02=2gh
Ülesvisatud keha maksimaalne kõrgus H=
Kui kaua liigub ülesvisatud keha üles? =0 – gt ülemises puntis v=0, avaldame t= saan keha tõusmise aja
Leian keha max kõrguse maapinnast h=0t - (h0 on viskekeha algkõrgus, h on see kõrgus kust viskekeha hakkab alla kukkuma)
Leian koguaja (max kõrguse ja ülesviskamise aja kaudu), lennu lõpuks h=0, kasutan valemit h=0t -
Ja saan ruutvõrrandi, mille negatiivsed väärtused ei sobi lahendiks, kuna lennuaeg ei saa olla negatiivne.
KALDU VISATUD KEHA LIIKUMINE
Kiiruse horisontaalne komponent on alati konstantne, aga vertikaalne muutub.
Lennukaugus R on horisontaalne kaugus, mille viskekeha on läbinud, kui ta on jõudnud tagasi algkõrgusele.
R=x-x0
R= (v0 cos) t
Kaldu visatud keha liikumist saab vaadata kui kahte korraga toimuvat sõltumatut liikumist. Üks on suunatud üles-alla ja allub vaba langemise seadustele ning teine horisontaalsuunas ja on kõrvaliste mõjude puudumisel ühtlane sirgjooneline. Kaks erisihilist korraga toimuvat liikumist on teineteisest täiesti sõltumatud ja neid saab kirjeldada eraldi võrrandite abil.
Horisontaalsuunas puudub kiirendus, seega vx komponent jääb v0x
Igal ajahetkel suureneb nihe konstantselt. Kasutame võrrandit x=x0+v0t+
, kujul x-x0=v0xt+
, kus =0 saame x-x0=v0xt ja kuna v0x=v0 cosα0, siis saame x-x0=( v0 t cosα0)
Vertikaalsuunas
Kasutame võrrandit x=x0+v0t+ , milles kasutame raskuskiirendust h-h0=v0ht- = (v0 sin α0)t - ,
selles nurga α kaudu vy=v0 sin α – gt (kasutades kiiruse sõltuvuse ajast valemit =0+t)
saab võrrandisüsteemi:
Selle võrranditesüsteemi abil saame leida horisondiga nurga α all visatud keha koordinaadid h ja x mis tahes ajahetkel t. Kui soovime leida lennukaugust ja lennukõrgust, tuleb esmalt leida lennuaeg. Lennu lõpus on keha kõrgus h=0. Seda väärtust kasutades avaldatakse vertikaalliikumise võrrandist aeg. Teades lennuaega, leiame horisontaalliikumise võrrandist kauguse x.
9. Mass kui inertsuse mõõt, raskusjõud, kaal, normaaljõud (lisada juurde ka kaal vedelikku sukeldatud kehal ja kaal inertsisaalses taustsüsteemis) – ( definitsioonid , valemid, valemianalüüsid), mis on nende suuruste sisulised erinevused/ sarnasused?
Mass on keha inertsuse mõõt. Selle tähiseks on m ja mõõtühikuks 1 kg.
Mass väljendab keha omadust avaldada suuremat või väiksemat vastupanu tema kiirendamisele jõu toimel. Jõu toimel tekkiv kiirendus on pöördvõrdeline keha massiga. Mida suurem mass, seda väiksema kiirenduse see jõud tekitab.
= m m= V (tihedus*ruumala) a=
Gravitatsioonijõud e. raskusjõud sõltub keha massist. Massist sõltub Newtoni II seaduse järgi ka kiirendus, mille keha vastastikmõju tagajärjel saab. Newton defineeris massi kui keha inertsuse mõõdu ja sellele tuginedes saab massi määrata jõu poolt kehale antava kiirenduse kaudu. Tavaliselt leitakse mass aga hoopis kaalumise ehk kehale mõjuva gravitatsioonijõu mõõtmise teel. Kas niiviisi kahel erineval viisil leitud massid on ikka samad? Kehadel on raskus ja seega mass ka siis, kui nende liikumine ei muutu. Gravitatsioon ja inerts pole omavahel ühelgi viisil seotud. Kas see tähendab, et kehadel ongi kaks põhimõtteliselt erinevat massi — raske ja inertne?
Tänapäevaks on füüsikud paljude katsete abil jõudnud arusaamisele, et inertse massi ja raske massi samaväärsus on klassikalises mehhaanikas mõõtmistele tuginev kogemuslik tõsiasi, millel puudub teoreetiline põhjendus. Oletus nende masside võrdsusest on Einsteini üldrelatiivsusteooria aluseks.
Raskusjõud – töö keha tõstmisel
= mg
Tänu gravitatsioonijõule kukuvad kõik kehad alla Maa keskpunkti poole ja on tõstmisel rasked. Tegemist on meile tuttava raskusjõuga. Raskusjõud pole iseloomulik mitte ainult Maale, vaid ilmneb tugevamalt või nõrgemalt kõikidel taevakehadel. Raskusjõuks nimetatakse gravitatsioonijõudu, millega Maa või mis tahes muu taevakeha tõmbab enda poole selle lähedal asuvaid kehi.
Raskus- ehk gravitatsiooni-kiirendust nimetatakse vaba langemise kiirenduseks. Viimasest ongi tulnud tähis g.
Teades nüüd, et vabalt langeva keha kiirendus on , saame Newtoni II seadusest seda kiirendust tekitava jõu ehk raskusjõu arvutamiseks lihtsa valemi:
Kaal
Keha kaal P on keha poolt toele mõjuv resultantjõud (võrdub toe poolt kehale mõjuva normaaljõuga N, ent vastassuunaline), mis takistab keha vaba langemist.
Keha kaal pole kindel fikseeritud suurus, vaid sõltub tema liikumisolekust. Kaal võib omada väga erinevaid väärtusi ja olla isegi võrdne nulliga. Sel juhul räägitakse kaaluta olekust.
Tänu gravitatsioonile mõjutab keha oma alust või riputusvahendit, mis takistab keha liikumist Maa keskpunkti poole.
mõõtühik 1 N (mitte igapäevasele kõnepruugile vastavalt 1 kg, kuna tegemist pole massiga!).
Kui alus või riputusvahend on paigal või liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt, on keha kaal võrdne raskusjõuga ( inertsiaalne taustsüsteem). Kui alus liigub vertikaalsuunalise kiirendusega, siis kaal enam raskusjõuga võrdne pole.
Kui alus liigub kiirendusega üles, peab see kehale kiirenduse andmiseks rakendama lisajõudu. Kaal on sel juhul raskusjõust suurem ja öeldakse, et tegemist on ülekoormusega:
Kiirendusega alla liikumisel on vastupidi. Tegemist on alakoormusega:
Kaalu sõltuvust kiirendusest võime tajuda liftis. Tõusu alguses tunneme ülekoormust ja lõpus alakoormust.
Ülaltoodut arvestades saab kaalu seost kiirendusega väljendada ühe kokkuvõtva valemiga:
Vabalt langevad kehad on kaaluta olekus
Kui aga alus või riputusvahend üldse eemaldada, siis kaob ka keha mõju sellele. Kui pole mõju alusele või riputusvahendile, ei saa olla ka kaalu ning tegemist on kaalutuse ehk kaaluta olekuga. Kõik vabalt langevad kehad on kaaluta olekus.
Kaalu ja raskusjõudu ei tohi samastada, sest need jõud mõjuvad eri kehadele . Keha kaal mõjub alusele või riputusvahendile ja on olemuselt elastsusjõud. Raskusjõud on olemuselt gravitatsioonijõud, mis mõjub kehale endale. Need on täiesti erinevad jõud.
Normaaljõud
Normaaljõud N on jõud, mida aluspind avaldab endale toetuvale kehale. Normaaljõud on pinnaga risti.
Rõhumisjõud (keha kaal) ja normaaljõud on võrdsed ning vastassuunalised. Vastavalt Newtoni III seadusele tekib keha mõjutamisel alati vastumõju ehk reaktsioon . Tegemist on jõuga, mida nimetatakse toereaktsiooniks (normaaljõuks). Rõhumisjõu toimel keha kuju muutub (keha deformeerub ) ja see põhjustab vastassuunas mõjuva elastsusjõu, mis ongi toereaktsioon.
või
Kaal vedelikku sukeldatud kehal
Kui keha on üleni vees, siis on üleslükkejõud kogu aeg ühesuurune. Vesi avaldab vees olevale keha pinnale rõhku.
Üleslükkejõud võrdub vedeliku tiheduse, teguri g ja keha vedelikus oleva osa ruumala korrutisega.
Fü= ρgV
Tiheduse ja ruumala korrutis annab massi, aga mille massi? Keha mass see olla ei saa, sest ρ on siin vedeliku tihedus! V on keha vedelikus oleva osa ruumala. Sama suur peab olema ka selle veekoguse ruumala, mille keha sukeldudes enda alt välja tõrjus. ρV on seega keha poolt väljatõrjutud vedeliku mass. Kuna massi ja teguri g korrutis on Maa külgetõmbejõud, siis võib teha kokkuvõtte. Vedelik lükkab temasse sukeldunud keha üles sama suure jõuga, kui Maa tõmbab keha poolt väljatõrjutud vedelikku enda poole.
Kaal inertsiaalses taustsüsteemis
Kaal on jõud, millega keha mõjub toele. Inertsiaalses taustsüsteemis
 m. Keha kaal on võrdne kehale mõjuva raskusjõuga.
10. Liikumishulk ehk impulss
Keha liikumishulk on tema massi ja kiiruse korrutis = m
Liikumishulga muut on impulss.
Impulss sõltub valitud taustsüsteemist. Enamasti võime valida taustsüsteemi, kus p1=0 (...ehk siis keha algkiirus on 0, mis massiga korrutades annab keha impulsiks liikumise alguses 0-i. ) ja seega =p2 ehk keha impulss ja liikumishulk loetakse samaks.
Impulsi mõõtühikuks on 1 kg•m/s. Tegemist on vektoriaalse suurusega, mille suund ühtib kiirusvektori suunaga.
Impulss on vektor
Impulsi füüsikalist tähendust võib mõista näiteks põrgete vaatlemisel. Põrke mõju on seda suurem, mida suurem on keha impulss. Seepärast tuleb sadamakai ehitada väga tugev, muidu purustaks selle ka väga aeglaselt liikuv, kuid suure massiga laev. Samamoodi võib väike püssikuul tekitada suuri purustusi oma suure kiiruse tõttu. Nii laeval kui ka kuulil on suur impulss, ühel oma suure massi ja teisel suure kiiruse tõttu, ning need võivad teisi kehi suure jõuga mõjutada.
Impulsi muutumise kiirus on võrdne seda muutust põhjustava jõuga, st et impulss on kehale mõjuva jõuga otseselt seotud.
Et massi ja kiiruse korrutis kujutab endast keha impulssi , siis avaldis
pole midagi muud kui impulsi muut. Seega võime kirjutada, et
11. Impulsi jäävuse seadus (sh selle rakendamine erinevatel juhtudel)
Iga keha liikumisolek on muutumatu (keha kas on paigal või liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt) seni kuni kehale ei mõju mingit jõudu või kehale mõjuv resultantjõud on null.
Olgu meil kaks keha massidega m1 ja m2, mille kiirused on vastavalt v1 ja v2. Kahe keha põrkumise (lühiajalise vastastikmõju) tagajärjel jaab kehade liikumissumma muutumatuks, küll aga võivad muutuda eri kehade liikumiskiirused ja -suunad.
Dünaamikas defineeritakse impulss keha massi ja kiiruse korrutisena. Newtoni seaduste analüüs näitab, et impulsi muutumise kiirus on võrdne muutust põhjustava jõuga ning väliste mõjude puudumisel jääb süsteemi impulss muutumatuks. Kahest kehast koosneva süsteemi impulsi jäävust väljendab valem:
Suletud süsteemi impulsi jäävus kehtib mitte ainult kahe, vaid mis tahes arvu kehade korral:
Konkreetsete ülesannete lahendamisel on tihti lihtsam kehade koguimpulss enne ja pärast vastastikmõju toimumist eraldi välja kirjutada ning seejärel jäävust arvestades omavahel võrduma panna:
Nüüd saab leida, milline on liikumine pärast vastastikmõju toimumist. Seejuures pole vaja teada, kui tugev ja millise kestusega see vastastikmõju oli.
Rakendusalad:
reaktiivliikumine (re- + activus — ladina k vastu + tegutsev), mida kasutatakse nii tehnikas kui ka mõne looma poolt looduses. Selleks et paigalt liikuma pääseda, on vaja vastastikmõju — teist keha, millest end eemale tõugata, nii et see vastavalt Newtoni III seadusele sama suure jõuga vastu mõjuks. Just tänu sellele saavadki kehad liikuma hakata. Jalad tõukavad teekatet, aerud vett, lennukipropeller õhku.
Pöördliikumine. Kui kulgliikumise hulka nimetatakse lihtsalt impulsiks, siis pöördliikumise hulka nimetatakse pöördimpulsiks ehk impulsimomendiks. Käte liigutamine muudab impulsimomendi jäävuse tõttu pöörlemiskiirust. Sarnaselt impulsiga on ka impulsimoment jääv. Kehtib pöörlemishulga ehk impulsimomendi jäävuse seadus. Välismõjude puudumisel säilitab süsteem oma pöörlemishulga ja sellega koos ka pöörlemistelje asendi. Sellepärast ei kukugi pöörlev vurr ja veerev rõngas ümber.
Impulsimomendi jäävuse seadust kasutavad ka tantsijad ja iluuisutajad. Kui iluuisutaja käed keha ligi tõmbab ja nii nende ringliikumise raadiust vähendab, kasvab tema pöörlemiskiirus järsult, sest korrutis peab endiseks jääma.
Impulsi jäävuse seaduse abil saab kirjeldada ka gaasides toimuvaid protsesse. Hõredat gaasi võib ette kujutada süsteemina, mis koosneb paljudest korrapäratult liikuvatest mõõtmeteta molekulidest, mis mõjutavad anumat ning muid kehi vaid elastsete põrgete kaudu. Niisugust gaasi mudelit nimetatakse ideaalseks gaasiks.
Kõikide põrgete puhul kehtib impulsi jäävuse seadus.
12. Elastne ja mitteelastne põrge.
Põrkeks nimetatakse üksteise suhtes liikuvate kehade kokkupuutel toimuvat lühiajalist vastastikust mõjumist. Põrgetele on iseloomulik vastastikmõju lühike kestus ning jõudude ja kiirenduste suured väärtused, mida on sageli raske mõõta. Kõikide põrgete puhul kehtib impulsi jäävuse seadus.
Elastse põrke tagajärjel kehad eemalduvad üksteisest ning nende liikumise koguenergia selle käigus ei muutu.
Mitteelastsel ehk plastsel põrkel jäävad kehad kokku, moodustades liitkeha ning liikumisenergia muundub osaliselt või täielikult mingit muud liiki energiaks, tavaliselt soojuseks.
Kuuli tungimine klotsi sisse on mitteelastne põrge.
Leiame impulsi jäävuse seadust kasutades, kui suure kiirusega hakkab libisema paigalseisev klots , millesse jääb kinni teadaoleva massi ja kiirusega lendav püssikuul.
Uuritav süsteem,

80% sisust ei kuvatud. Kogu dokumendi sisu näed kui laed faili alla