Füüsika eksamiküsimused-vastused 2016 (0)

1.***  Mida  uurib  klassikaline  füüsika  ja  millistest  osadest  ta 
koosneb?  Mis  on  täiendusprintsiip?  Mis  on  mudel  füüsikas? 
Tooge kaks näidet kursusest. 
Uurib  aine  ja  välja  omadusi  ja  li kumise  seadusi.  Klassikaline  füüsika  koosneb 
staatikast, kinemaatikast ja dünaamikast.  
Niels Henrik D
  avid B
  ohr ( 1885 ­
  1962, T
  aani, N
  obeli p
  reemia 1
  922): Ü
  kski u
  us t eooria 
ei  saa  tekkida täiesti tühjale kohale.  Vana teooria on uue  teooria pi rjuhtum. Ni  on 
omavahel seotud erinevad valdkonnad. Puudub kindel pi r valdkondade vahel. 
Mudel  on  keha  või  nähtuse  kirjeldamise  lihtsustatud  vahend,  mis  on  varustatud 
matemaatilise tõlgendusega.  
näiteks: punktmass, ideaalse  gaasi mudel,  absoluutselt elastne keha, ainepunkt. 
 
2.Mis on  mateeria  ja millised on tema osad? Mis on ruum ja a
  eg? 
Mida  tähendab  aja  ja  ruumi  homogeensus?  Loetlege 
vastastikmõjud tugevuse kahanemise järjekorras. 
Mateeria on kõik meid ümbritsev loodus. Mateeria esineb aine ja välja kujul.  
Ruum  ja  aeg  on  mateeria  ja  sel e  li kumise  eksisteerimise  ja  iseloomustamise 
keskkond​
.  
Ruumi  homogeensus:  iga  punkt  ruumis  on  füüsikaliselt  samaväärne.   Aatom   on 
samaväärne samasorti aatomiga Marsil.  
Aja homogeensus: vabade objektide jaoks on kõik ajahetked samaväärsed. 
Kahanemise jrk: Tugev, Elektromagnetiline, Nõrk, Gravitatsiooniline. 
 
3.Mis  on  vektori  projektsioon   teljel   ja  milleks  seda  on  vaja? 
Kuidas konstrueeritakse  ühikvektor  ja miks see on vajalik? 
Vektori projektsioon teljel on skalaar. Teades nurka vektori ja telje vahel ning 
projektsiooni pikkust, saame arvutada vektori tõelise pikkuse koosinusfunktsiooni 
kaudu. 
Ühikvektor saadakse, kui võetakse vektoriga ühtiva suunaga vektor, mil e moodul on 
võrdne ühega. 
Ühikvektori konstrueerimine on tihti vajalik tegevus, et valmistada hetkel vaja mineva 
suunaga vektorit. (ühikvektor annab ainult suuna) 
 
 
 
 
 
4. Mis on vektorite skalaarkorrutis? Tooge kursusest kaks näidet. 
skalaarkorrutiseks ​
nimetatakse vektorite pikkuste ja vektorite vahelise nurga 
koosinuse korrutist. 
 
 
Näiteks : A=F*s*cos​
α ​
kus α on nurk vektorite  F ja s vahel 
Elektriväljatugevuse  voog  ​
Φ = A S cos θ  
5.  Mis  on  vektorite  vektorkorrutis?  Joonis  ja  kaks  näidet 
kursusest.  
Vektorite vektorkorrutisteks nimetatakse nende vektorite pikkuste ja vektorite 
vahelise nurga si nuse korrutist. 
 
 
N: N=F​
*​
v ( peaasi  et valemis oleks kaks vektoriaalset suurust), ​
pöördli kumisel 
tangentsiaalki rendus on nurkki ruse ja raadiuse vektorite vektorkorrutis. 
Näiteks: ​
Jõumoment , induktisoon 
 
6.  Mis  on   taustsüsteem ?  Joonisel  on  kujutatud  üks  keha  kahel 
erineval   ajahetkel.  Joonistage  taustsüsteem,  kohavektorid  ja 
nihkevektor koos tähistustega. 
  
Taustsüsteem​
 määrab tingimused, mil es li kumist vaadeldakse. Taustsüsteem 
koosneb ​
taustkehast​
 (kehast, mil e suhtes li kumine toimub), 
koordinaadistikust ja ajamõõtjast (kel ast). 
 
 
 
7.  Mis  on  hektkkiirus,  keskmine  kiirus?  Kuidas  arvutatakse 
teepikkust 
ühtlaselt 
kiireneval 
liikumisel? 
Mis 
on 
liikumisvõrrand ? Mis on  liikumiste  sõltumatuse printsiip?  
Hetkki rus ​
on ki rus vaadeldaval hetkel või ki rus vaadeldavas trajektooripunktis 
Keskmine ki rus​
 on läbitud teepikkuse s ja sel eks kulunud aja t suhe 
 ​
Li kumisvõrrand ​
on funktsioon, mis määrab li kuva keha (punkti!) asukoha mingil 
ajahetkel. Võib ol a igasugune funktsioon 
Teepikkus  saadakse:​
: 
 
liikumiste sõltumatuse printsiip​
 ­ ​
li kumiste li tmise printsi p ­ Keha asukoht mis tahes hetkel on 
määratud ni , nagu see keha sooritaks kõiki osali kumisi üksteisest sõltumatult. 
 
8.  Lähtudes  kiirenduse  ja  kiiruse   definitsioonist ,  tuletage 
liikumisvõrrand.  
 
 
 
ᵄ⃗
=ᵅᵆᵅᵆᵇ 
ᵆ⃗
= ʃᵄ⃗
 ᵆᵇ= ᵄ⃗
∙ᵇ+ ᵆ⃗
0 
ᵅ⃗
= ʃ(ᵄ⃗
ᵇ+ ᵆ⃗
0)ᵆᵇ= ᵄ⃗
ᵇ2/2+ ᵆ⃗
0ᵇ+ ᵅ⃗
0 
 
9.  On  antud Galilei  teisendused . Joonistage nendele teisendustele 
vastavad taustsüsteemid ja leidke seos kiiruste vahel.  
 
10.  Kujutage   joonisel,  kus  on  kujutatud ringjooneline  trajektoor  
järgmised suurused: kohavektor, joonkiiruse vektor, pöördenurk, 
pöördenurga vektor, nurkkiiruse vektor. 
 
 
 
11.  Andke  nurkkiiruse  ja  nurkkiirenduse  definitsioonvõrrandid. 
Milline  on  kiireneva  pöördliikumise  liikumisvõrrand.   Kasutage  
kiireneva  kulgliikumise  liikumisvõrrandit eeskujuna.  
ki rus
ki rendus   
võrrand      
 
12.  Lähtudes  seosest  pöördliikumist  iseloomustavate  suuruste 
vahel, tuletage seos kiiruste vahel. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13.  Lähtudes  seosest  kiiruste  vahel,  tuletage  seos  kiirenduste 
vahel,  nimetage  need  ja  tehke  joonis  vektorite 
kohta. 
 
 
 
 
 ehk kogukiirendus = tangentsiaalkiirendus + normaalkiirendus 
 
14.Sõnastage Newtoni seadused ja andke ka valemid. 
1. 
 
2. Keha ki rendus on võrdeline tal e mõjuva jõu ja pöördvõrdeline massiga. 
a=F/m (m/s​
2​
), F =ma 
3. 
Kaks keha mõjutavad teineteist absoluutväärtuselt võrdsete, kuid vastassuunaliste 
jõududega. (F_21 ) = ­(F_12)  
 
 
15. Lähtudes  kiiruste  liitmise  seadusest, tuletage seos kiirenduste 
vahel  ja  formuleerige  relatiivsusprintsiip.  Identifitseerge 
lähtevalemis olevad kiirused. 
 
 
 
16.  Lähtudes  Newtoni  II  seadusest  kiirenduse  kaudu,  andke  see 
impulsi mõistet kasutades. Mis on jõuimpulss? 
 
 
Jõuimpulss on mõjuva jõu ja mõjumise aja korrutis. 
 
 
17. Tõestage, et isoleeritud süsteemis on impulss jääv. 
 
 
 
18. Mis on töö ja võimsus? Andke valemid. 
Töö ​
on füüsikaline suurus, mis  võrdub kehale rakendatud jõu ning sel e tulemusena 
läbitud teepikkuse korrutisega.  (A=F*s*cos​
α ​
kus ​
α​
 on vektorite F ja s vaheline nurk) 
Võimsus ​
on füüsikaline suurus, mis iseloomustab töö hulka ajaühikus. (N=A/t) (töö 
tegemise ki rus) 
 
19. Millised on  konservatiivsed  j
  õud j
  a d
  issipatiivsed j
  õud? Andke 
ka valemid. 
Konservatiivsed jõud on jõud, mis sõltuvad ainult keha asukohast (gravitatsioonijõud). 
Dissipatiivsed jõud on jõud, mille töö sõltub ainult keha poolt läbitud teest (hõõrdejõud). 
 
Vaadatakse jõudusid töö seisukohalt kinnisel trajektooril. Konservati vne jõud – töö 
on nul . Dissipati vne jõud – töö on nul ist erinev.  
 
 
20.  Mis  on  energia?  Lähtudes  töö   valemist ,  tuletage  kineetilise 
energia valem. 
 
 
Energia on füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha võimet teha tööd.   
 
 
21.  Lähtudes  raskusjõu  väljast,  tuletage  potentsiaalse  energia 
valem. 
 
 
 
 
 
 
22. Tõestage, et i soleeritud s
  üsteemi k
  oguenergia o
  n jääv, l ähtudes 
alljärgnevast süsteemi määratlusest. 
 
 
 
23.  Tuletage  jõu  ja  potentsiaalse  energia  vaheline  seos,  lähtudes 
töö valemist. 
 
 
 
 
 
 
 
24.  Mis  on   inertsjõud ?  Kuidas  näeb  välja  Newtoni  II  seadus 
inertsjõu  olemasolul?  Mis  vahe  on  kaalul  ja  raskusjõul.  Mis  on 
kaaluta olek ja  ülekoormus ? Andke valemid. 
Inertsijõud on jõud, mis põhjustab taustsüsteemi ki rendust: 
   
Raskusjõud on kehale mõjuv jõud, mis on põhjustatud peamiselt gravitatsioonijõust 
ja tsentrifugaaljõust.  
Keha kaal on jõud, mil ega keha mõjutab alust või riputusvahendit.  
Kui keha kukub ilma toeta si s on ta kaaluta olekus. F​=m(g±a) a=g =>  
kaal​
F​=m(g­g)=0  
kaal​
Ülekoormus on see kui kaal ületab toereaktsiooni: F​>T 
kaal​
 
 
25. Joonisel on keha paigal pöörleval karussellil. Vaadelge kehale 
mõjuvaid  jõude  mitteinertsiaalses  taustsüsteemis.  Kujutage  kõik 
kiirused,  kiirendused  ja  jõud  ja  andke  jõudude  arvutamise 
valemid. 
 
 
26.  Lähtudes  isoleeritud  süsteemi  masskeskme  võrrandist, 
tõestage see. 
 
 
 
 
Eeldan et ainepunkt on samane masskeskmega, si s saab rakendada Newtoni II­st 
seadust ainepunkti kohta. 
 
 
27.  Lähtudes  kulgliikumise  kineetilisest  energiast,  tuletage 
pöördliikumise kineetilise energia valem. Mis on inertsmoment? 
 
Inertsimoment ​
iseloomustab jäiga keha inertsi pöörlemiski ruse muutmise suhtes 
 
 
 
 
28. Mis on jõumoment? Valem ja joonis vektorite kohta.  
Jõumoment  ehk  jõu  võime  põhjustada  pöörlevat  li kumist  ümber  punkti.  Jõu 
momendi suurus arvutatakse jõu suuruse ja jõu õla korrutisena. 
 
 
 
 
 
 
29. Mis on impulssmoment? Valem ja kujutage vektorid joonisel. 
 Impulssmoment on füüsikaline suurus, mis iseloomustab pöördli kumises olevat 
keha, so tema raadiuse ja impulsi vektorkorrutis. 
 
 
30.  Lähtudes   impulssmomendi   kahest  definitsioonist  tuletage 
pöördliikumise põhiseadus kahel kujul (Newtoni II seadus). 
 
 
 
 
31. Lähtudes pöördliikumise põhiseaduse definitsioonist, tõestage 
impulssmomendi jäävuse seadus. 
 
Olgu n ainepunktist koosnev isoleeritud ainepunktide s
  üsteem. Seega välisjõudude summa on 
null  või  nad  puuduvad. Samuti  on  välisjõudude momentide summa  null või  nad  puuduvad. 
Seega on ainult sisejõudude momendid.  
 
 
Summeerime:  
 
Vastavalt Newtoni III seadusele on sisejõudude momentite summa null. 
 
 
Praktikas kasulik. 
 
32.  Kasutades  alljärgnevat  joonist,  tuletage  harmooniliselt 
võnkuva keha võrrand s
  o. l iikumisvõrrand j
  a p
  erioodi a
  rvutamise 
valem. 
 
Vaatleme  vedru  võnkumise  näitel.  Olgu  0   tasakaaluasend ,  venitame  vedru  välja ja  laseme 
lahti. Kuidas liigub kuulike, kui hõõrdumist ei ole?  
F=­k*x, 
​
„­„ 
tähistab  asjaolu,  et  nihe  ja 
jõud 
on 
vastassuunalised. 
Newtoni II seadus:  
 
 
 
 
 
See on teist järku homogeenne DV, mis omab standartset lahendit: 
See on harmooniliselt võnkuva keha liikumisvõrrand. 
x­ hälve 
x​
­ amplituud 
0​
ω​
­ ringsagedus 
0​
ω​
t+ϕ­ faas 
o​
ϕ­ algfaas 
cos on perioodiline funktsioon perioodiga T  
 
 
 
 
 
 
33.  On  antud   sumbuva   võnkumise  võrrand.  Ilmutage  siit 
sumbuvustegur  ja  defineerige  see.  Mis  on   sumbuvuse  
logaritmiline  dekrement?  Graafikul  on  kaks  resonantskõverat. 
Kumb   sumbuvustegur  on  suurem?  Mida  tähendab  A0?  Mis  on 
resonants ? 
 
 
 
võtame x’, kus koosinus on üks: 
 
 Sumbuvustegur näitab amplituudi kahanemist 
ajaühikus.