Füüsika essee mõistete põhjal (0)

Kontrolltöö nr 2
Liikumine on keha asukoha muutumine teiste kehade suhtes mingi aja vältel. Liikumine on suhteline, sest keha liigub mingi teise keha suhtes. Selleks, et liikumist kirjeldada tuleb valida taustkeha, näiteks auto sõidab puu suhtes või inimene kõnnib maja suhtes. Keha liikumisi on palju ja nad on erinevad. Kehade liikumised võivad erineda näiteks kiiruse poolest. Kõiki liikumisi saab kirjeldada viie mudeli abil: kulgemine , pöörlemine, kuju ja/või mahu muutumine, võnkumine ja laine.
Kulgemine ehk kulgliikumine on see kui kõik keha punktid liiguvad sarnaselt ehk keha jääb kogu liikumise vältel oma esialgse sihiga paralleelseks. Kui keha kõik punktid liiguvad ühtemoodi, siis võib kirjeldada vaid ühe punkti liikumist. Kulgevalt liiguvad näiteks liftid , eskalaatorid ja rööplükke sooritamisel höövel.
Pöörlemine ehk pöördliikumine on see, kui keha punktid liiguvad mööda erineva läbimõõduga ringjooni ümber ühise pöörlemistelje, kuid teljel asuvad punktid on paigal. Teljest kaugemal olevad punktid liiguvad kiiremini ja mööda suurema läbimõõduga ringjooni. Pöörlemise käigus muutub keha orientatsioon . Pöörlevad näiteks CD-plaat arvutis, akutrelli ots, kruvi, mis lastakse seina ja ventilaatori tiivikud.
Kitsamas mõistes deformatsioon on see, kui kehapunktide vahekaugus muutub. Näiteks patsikummi venitamine, puuoksa painutamine ja savi voolimine. Laiemas mõistes deformatsioon ehk kuju muutumine on see, kui keha osakeste asend muutub vastastikuliselt. Sellest on tingitud kehakuju ja mõõtmete muutus. Keha paisub või tõmbub kokku kõikides suundades samamoodi. Näiteks saiakeste ja piparkookide paisumine küpsetamisel, ratta õhukummi kokkutõmbumine tühjenemisel.
Aine all mõistetakse füüsikas kõike, millest koosnevad kehad. Ained võivad olla tahked , vedelad ja gaasilised . Ained koosnevad osakestest. Igal ainelisel kehal on vaja oma ala, ruumi. Igal ainelisel kehal on kindel suurus, mass, ruumala. Aine on mõõtmetelt lõplik. Aine ei saa olla väiksem kui aineosake ega ka olla lõpmata suur. Aine hulka saab määrata: Keha massi mõõtes ja osakeste arvu loendades.
Väli on nähtamatu mateeria vorm, me tunneme , et see on olemas, kuid me ei näe seda. Väli on kehade vastastikmõju edasikandja ja vahendaja . Väli tekitatakse kehade poolt. See mõjutab teisi kehi ja kandub ruumis edasi. Väljad on katkematud ehk pidevad . Väljadel pole mõõtmeid ehk nad võivad olla lõpmatud. Väljad ei mõju üksteisele, nad ei sega üksteist. See tähendab, et ühte keha võib mõjutada mitu välja korraga. Väljad omavad energiat.
Newtoni I seadus: kui kehale teised kehad ei mõju või kui mõjud on tasakaalus, siis on keha kas paigal või liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt. Näiteks tuulelohet saab lennutada niimoodi . Allapoole mõjuv raskusjõud on võrdne ülespoole mõjuva üleslükkejõuga ehk tuulega .
Ühegi keha liikumist ei saa muuta vaevata ja silmapilkselt. Kehad püüavad hoida oma liikumisolekut muutumatuna. Inerts on nähtus, kus keha üritab oma liikumisolekut säilitada. Näiteks, kui sõita jalgrattaga suurel kiirusel ja vajutada esipidurid põhja, siis võib tagumine ratas õhku tõusta, sest jalgratas üritab säilitada oma liikumisolekut.
Mõned kehad on erinevad, seega nende kiiruse muutmine on erinev. See sõltub massist. Mida suurem on keha mass, seda suurem on inertsus ja seda raskem on keha kiirust muuta. Newtoni II seadus ehk mehaanika põhiseadus ütleb: kui kehale mõjub jõud, siis saab ta kiirenduse, mis on võrdeline selle jõuga ning pöördvõrdeline keha massiga:
  a = kiirendus ; F = jõud ; m = mass ; Sl ühik 1 m/s2
Kui keha liikumine muutub, siis saab seda iseloomustada muutumise kiirusega. Seda saab iseloomustada suurusega, mis näitab, kui palju muutub kiirus mingi ajaühiku vältel, seda nimetatakse kiirenduseks.Kiirendus võib olla nii positiivne kui ka negatiivne. Negatiivset kiirendust nimetatakse aeglustumiseks. Kiirendust arvutatakse jagades kiiruse muudu ehk lõpp- ja algkiiruse vahe muutumise ajaga :
a = kiirendus ; v = lõppkiirus ; v0 = algkiirus ; t = aeg ; Sl ühik m/s2
Newtoni III seadus: kehad mõjutavad teineteist alati vastastikku. Mõjule kaasneb sama suur vastumõju. Vastastikmõju tugevuse mõõduks on füüsikaline suurus jõud. Jõu mõõtühik on njuuton ehk 1N.
Mehaaniline töö on liikumise muutumine vastastikmõju puhul. Kui liikuva keha liikumissuund, liikumiskiirus või keha kuju muutub kehade vastastikmõju tõttu, siis on see mehaaniline töö. Töö on protsess, kus keha liigub jõu mõjul. Füüsikas tehakse tööd vaid, siis kui keha liigub ja kehale mõjub jõud. Tehtud töö hulka saab mõõta ja arvuliselt kirjeldada:
s A = töö ; F = jõud ; s = teepikkus ; Ühikuks 1 džaul ehk 1 J
Võimsus on füüsikaline suurus, mida iseloomustab töö tegemise kiirus. Auto mootoreid võrreldakse tihiti võimsuse alusel. Mida suurem on auto võimsus seda kiiremini saavutab auto teatud kiiruse ja seda suurem on auto kiirus. Seda ainult juhul kui autod on sama massiga ja auto mootorile ei ole pandud piirajaid. Võimsust saab arvutada valemiga:
N = võimsus ; A = töö ; t = aeg ; Ühikuks 1 vatt ehk 1W
Kehad on võimselised omama energiat ehk kehad võivad olla seisundis, mis annavad neile võime tööd teha. Energia on füüsikaline suurus, mis iseloomustab keha võimet teha tööd. Tööd tehes energia muutub. Energia muutuse suurus on võrdeline tehtava tööga. On kahte liiki energiat: liikumisenergia ehk kineetiline energia ja vastastikmõju energia ehk potensiaalne energia. Kineetilist energiat omab näiteks visatud pall, lendav vibunool ja visatud lendav taldrik . Potensiaalset energiat omab näiteks vinnastatud vibu ja ülestõstetud kohver.
Igal muutumisel on mingi põhjus ja kutsub esile midagi uut. Põhjuslikult seotud nähtused on näiteks see, kui Maa külgetõmme sunnib kehi kukkuma allapoole, vastastikmõju tagajärjeks on keha liikumise muutumine, soojenemisel kehad paisuvad , valguse neeldumisel kehad soojenevad, elektrivool tekitab magnetvälja. Fatalistlik põhjus on see, kui sündmus saab põhjustada vaid ühe kindla tagajärje ehk tagajärgi on ainult üks. Fatalistlik põhjus on kindel ja selle ennustamine on võimalik. Juhuslikkuse korral ennustada ei saa, võimalikke tagajärgi on mitu. Sellisel juhul on tegemist mittefatalistlikkusega. Selle puhul me saame ennustada mingisuguse tagajärje tõenäosust. Kui võimalike tagajärgede arv on teada ja nende esinemise tõenäosust saab hinnata, siis on tegemist juhusliku põhjuslikkusega. Kuid kaootilise põhjuslikkuse korral pole võimalike tagajärgede arv määratav.
Füüsika printsiibid on looduse vaatlemisel avastatud kõige üldisemad teooriat aluseks võetud tõdemused. Printsiip on teooria aluseks võetud tõde. Printsiip on kooskõlas looduse vaatlemise tulemusega ja seda kasutatakse füüsikas. Füüsika printsiip vastab absoluutselt kõikidele eksperimentide tulemustele.
Aatomiks nimetatakse selliseid pisiosakesi, mida omadusi säilitades enam pisemaks lõigata pole võimalik. Atomistlik printsiip väidab, et nii ainet kui välja pole võimalik lõputult jagada samade omadustega osadeks . See tähendab, et kui võtta mingi aine ja seda jagada järjest väiksemateks osadeks, siis jõuame fundamentaal- või alusosakesteni, mille puhul enam väiksemaks ainet jagada ei saa, sest muidu muutuks ka aine omadused.
Energia miinimum printsiibi aluseks on Maa külgetõmbejõud ehk gravitatsioon . Kui mingi keha veereb ebatasasel maal, siis seisama jääb ta alati kõige madalamal kohal, sest seal on Maa külgetõmbejõud kõige väiksem. Energia miinimumi printsiip väidab, et kõik iseeneslikud ehk mitte välismõjust tingitud protsessid kulgevad kehade süsteemi energia kahanemise suunas. See tähendab, et süsteemil on kalduvus energiat loovutada ja suunduda minimaalseenergiaga olekusse. Selle printsiibi kehtimist kinnitavad nähtused, näiteks õun kukub puu otsast ikka allapoole, soojus kandub soojemalt kehalt jahedamale ja kompassi magnetnõel võtab kindla asendi põhja-lõuna sihis.
Kaks samas aatomis paiknevat elektroni ei saa olla samas kvantolekus ehk elektronid ei saa tiirelda sarnaselt, omades täpselt ühepalju energiat. Nad peavad millegi poolest erinema. Tõrjutuse printsiib tähendab seda, et ainelisi objekte ei saa asetada teineteise sisse, isegi kaks veejuga ei saa teineteist segamatult läbida. Kui visata kivi vette, siis tõrjub ta enda ruumalaga võrde koguse vett välja.
Kui kehale mõjub mitu erinevat välja, siis need väljad üksteist ei sega, vaid hoopis liituvad. Sellist printsiipi nimetatakse superpositsiooniprintsiibiks. See, et väljad üksteist ei sega tähendab, et mitteaineliste ehk väljaliste objektide puhul tõrjutuse printsiip ei kehti. Näiteks valguskiired on väljalised objektid ning kui üks valguskiir kohtub teisega , võime näha, et kummagi poolt tekitatud valguslaikselle tagajärjel ei muutu.
Absoluutkiirus on valguse kiirus vaakumis ja selle väärtus on 300 000 km/s. Absoluutkiiruse printsiip väidab, et puhtalt väljalised objektid nagu valgus liiguvad mistahes aineliste objektide suhtes alati absoluutkiirusega. Valguse levimiskiirus ei sõltu valgusallika ega vaatleja liikumisest .
Klassikaline füüsika on makromaailma kirjeldav füüsika, mille aluseks said Newtoni sõnastatud mehaanikaseadused. Makromaailm on kõik see mida enda ümber näeme ilma eriliste abivahenditeta. Makromaailm koosneb inimestega samas suurusjärgus mõõtmetega objektidest . Kaasaegne füüsika käsitleb aga valdkondi mida klassikaline füüsika seletada ei suuda ehk mikro - ja megamaailm. See uurib aatomeid ja mõõtmata ruumi. Kaasaegne füüsika koosneb kvantmehaanikast ja relatiivsusteooriast. Kvantmehaanika kirjeldab mikromaailma, relatiivsusteooria aga ruumi ja aega.
Mass on ainelise mateeria hulga mõõduks. Kehadel on kindlad ruumimõõtmed ja nad koosnevad osakestest. Mida suurem on keha, seda suurem on keha mass ja aineosakeste arv. Energia aga on väljalise mateeria hulga mõõduks. Valgus on väljaline ning kannab endaga kaasas energiat. Valgus neeldub kehades ja neile kandub üle energia. Seda kasutatakse päikesepaneelides.
Joonas Assor
10.T/S