FÜÜSIKA LANGEMINE JA KOSMOS (0)

10. kl. II kursus, VIII osa - Vaba langemine uus2



VIII OSA, 10. klass füüsika VABA LANGEMINE Juba   üle   2300   aasta   tagasi   ehk   täpsemalt   aastatel   384-322   e.   Kr.  elanud   vanakreeka   filosoof Aristoteles arvas seda, et mida raskemad on kehad, seda kiiremini need allapoole liikudes planeedi
keskpaiga poole püüavad jõuda.  Gravitatsiooniks  nimetatakse   nähtust,   kus   mis   avaldub   kõikide   kehade   omavahelises   vastikuses tõmbumises. Kuna kõikidel kehadel on mass, siis tänu sellele kehad tõmbuvadki teineteise poole.
Jõudu, mis selle vastastikmõju tugevust iseloomustab, nimetatakse gravitatsioonijõuks. Kui teostada üks katse, milles võetakse üks teraskuul ja üks udusulg ning need samalt kõrguselt maapinna   poole   ühekorraga   lahti   lasta,   siis   jõuab   enne   maapinda   puudutada   teraskuul.
Allakukkumine oleneb selles katses keha kokkupuutepinnast õhuga. Kui kehal on suur pind, siis see
avaldab õhus liikuvale kehale suuremat takistavat mõju. Järelikult, mida suurem on õhutakistus, siis
seda aeglasemalt keha allapoole kukub. Kui teraskuul ja udusulg kukutada üheaegselt maapinna
poole   keskkonnas,   kus   õhutakistus   puudub,   siis   need   liiguks   maapinna   poole   samasuguse
kiirendusega ja puudutaksid maapinda üheaegselt.  Legendi kohaselt olevat aastatel 1564-1642 elanud Itaalia astronoom ja füüsik   Galileo   Galilei   kukutanud   viltusest   Pisa   tornist   alla   erineva
massidega kuule, et uurida ja näidata, kuidas need maa peale jõuavad. See
legend   tegelikult   ei   vasta   tõele,   sest   tol   ajal   ei   olnud   kellasid,   mis   nii
lühikesi   kukkumisaegu   oleksid   saanud   täpselt   mõõta.   Arvatavasti   ta
veeretas   tegelikult   kuule   mööda   kaldpinda   alla.   Oma   katsetel   lükkas
Galilei  ümber  vanakreeklaste  arusaamise,  et  keha  langemiskiirus sõltub
tema   raskusest.   Galilei   arvas,   et   kõiki   kehasid   tõmbab   gravitatsioon
ühesuguse jõuga, kui need pole kerged või kohevad, et õhk neid pidurdama
hakkaks.   Nii   sündis   vaba   langemise   kiirenduse   teooria,   mis   väitis,   et
kõikide objektide kiirendus Maa suunas on ühesugune. Vabaks   langemiseks  nimetatakse   kehade   langemist   vaakumis   ehk   õhutühjas   ruumis.   Vaakumis puudub õhutakistus, mistõttu kehad langevad Maa külgetõmbe toimel õhutühjas ruumis  ühesuguse
kiirendusega.  Vaba   langemine   on   ühtlaselt   muutuv   liikumine   ja   siin  kiirendus  ei   sõltu   ei   keha
massist,  materjalist ega kujust.  Maa külgetõmbejõud ehk raskusjõud tõmbab kõiki kehasid enda
poole samatugeva jõuga.  Et   eristada   vaba   langemist   teistest   kiirendustest,   siis   vaba   langemise   kiirendust   kutsutakse raskuskiirenduseks ja seda tähistatakse tähe a asemel tähega g ning see on suunatud alati alla Maa
keskpunkti poole. Raskuskiirendus sõltub taevakeha poolt tekitatud raskusjõust ning keha asukohast taevakeha pinna suhtes.   Seega, mida kõrgemal asub keha taevakeha pinnast, seda väiksem on raskuskiirenduse
väärtus.   Samuti   oleneb   g   väärtus   laiuskraadist:   Maapinna   lähedal   ekvaatoril   on   see   9,78   m/s2,
poolustel 9,83  m/s2.                                                                                                                                     Keskmiseks raskuskiirenduseks loetakse maapinnal 9,81  m/s    2  . Tartus hinnatakse raskuskiirenduse väärtuseks 9,81802  m/s2. Kuna Kuu on Maast ligi kuus korda väiksem, siis on seal ka raskuskiirenduse väärtus ligi kuus korda Maa omast väiksem.  Raskuskiirendus Kuul on 1,6  m/s2.


Ülesvisatud keha algkiirus ei saa olla kunagi null, sest muidu keha ei saa liikuda üles. Ülesvisatud keha algkiirus peab olema mingi positiivse väärtusega number. Keha liikumisel maapinna suhtes
ülespoole selle kiirus pidevalt väheneb keha ja õhu vahelise hõõrdejõu takistava toime tõttu ning
kõige kõrgemas punktis on lõppkiirus null. Pärast hetkelist peatumist hakkab keha alla maapinna
poole  tagasi  kukkuma.  Kõige  kõrgemast  punktist  alla  tagasi  maapinna  poole  laskudes  on keha
algkiirus null ja maapinna poole jõudmise käigus keha kiirus pidevalt suureneb.  Tavaliselt loetakse üles visatud kehade ülespoole suunatud kiirused positiivseteks ning allasuunatud kiirused negatiivseteks! Aeg, mis kulub kehal üles ja pärast tagasi alla liikumiseks on võrdne! Üles
visatud   või   alla   tagasi   kukkuva   kehaga   seotud   seaduspärasusi   kasutatakse   ära   näiteks   spordis
(ülesvisatavate   ja   alla   kukkuvate   kehade   või   ka   ujumisega   seotud   alad),   sõjanduses,   ehituses,
lendamisega seotud masinate liikumisel,  raketitööstuses, astronoomias jne.  Vaba   langemise   teemaga   seotud   ülesannetes   saab   kasutada   kiirendusega   seotud   valemeid,   kus kiirendus a asendatakse raskuskiirendusega g ja teepikkus s asendatakse kõrgusega h. KÜSIMUSED EELNEVA TEKSTI  KOHTA 1) Mis on gravitatsioon, milles see seisneb, mis on gravitatsioonijõud? Gravitatsioon   nim.   mistahes   kehade   vastastikuse   tõmbumise   nähtust.   Sõltub   massist   ja
kaugusest.
Gravitatsioonijõudu nim. jõuks, mis iseloomustab kehade vastastikmõju tugevust. 
Maa külgetõmbejõud ehk raskusjõud 2) Mis on vaba langemine, mis on selle tähis ja keskmine väärtus? Vaba langemine nim. kehade langemist gravitatsiooni jõul vaakumis (õhutühjas ruumis) 3) Mis on raskuskiirendus, millest see sõltub, kuhu on see suunatud? Vaba langemise kiirendust nim. raskuskiirenduseks, alati suunatud Maa keskpunkti poole 
Tähis: g (gravitatsioonivälja tugevus)
Keskmine raskuskiirendus maapinnal: 9.81 m/s2 4) Võrdle   erinevate   kehade   allakukkumist   õhus   ja   vaakumis,   millised   on   nende   erinevused   ja milleston need tingitud?
Kehade allakukkumine õhus: Ühlaselt muutuv liikumine, kiirendus ei sõltu keha massist,
materjalist ja kujust, raskusjõud tõmbab kõiki kehasid enda poole sama tugeva jõuga
Kehade   allakukkumine   vaakumis:   Õhutakistus   puudub,   kehad   langevad   gravitatsiooni
mõjul ühe kiirusega 5) Galileo   Galilei   (kes   ta   oli,   milles   seisnes   tema   tähtsus,   mida   avastas,   mille   leiutas,   kus elas,probleemid kirikuga). 


Galileo Galilei oli Itaalia (Pisa linn) füüsik, astronoom ja filosoof. Ta avastas kehade vaba
langemise   seadused   (arvatavasti   veeretades   kuule   mööda   kaldpinda   alla,   arvas,   et
gravitatsioon tõmbab kõiki kehasid ühesuguse jõuga ehk kõikide objektide kiirendus Maa
suunas   on   ühesugune),   pendli   võnkumise   seadused,   tungide   rööpküliku   seaduse,   ehitas
pikksilma, millega vaatles 1. Päikest. Probleem kirikuga Galilei universumi vaadete pärast nt:
Maa tiirleb ümber Päikese, Päike pöörleb ümber oma telje.
6)     Milline on ülesvisatud keha lõppkiirus ja vabalt allalangeva keha algkiirus, millise märgiga onülesvisatud kehade kiirused ja  allakukuvate kehade kiirused. Üles visatud keha lõppkiirus (väheneb): (kõige kõrgemas punktis) 0 m/s
Üles visatud kehade ülespoole suunatud kiirused on positiivsed.
Vabalt alla langeva keha algkiirus (suureneb): (kõige kõrgemas punktis) 0 m/s 
Allasuunatud keha kiirused on negatiivsed.. 
Aeg, mis kulub kehal üles ja pärast tagasi alla liikumiseks on võrdne!  KÜSIMUSED KOSMOSELENDUDE KOHTA 1) Mis   on   orbiit;     iseloomusta   maa-lähedast   orbiiti,   geostatsionaarset   orbiiti,   keskmiseid orbiite,selenotsentrilisi orbiite.
Orbiit   (kõver)   on   taevakeha   liikumistee   maailmaruumis   mingi   teise   taevakeha   suhtes
gravitatsiooniväljas.
Maa-lähedane orbiit: objekte mõjutab õhutakistus, see sõltub orbiidi kõrgusest, asub Maa
atmosfääri ja sisemise kiirgusvööndi vahel.
Geostatsionaarne   orbiit   –   Maa   tehiskaaslane   (kindlal   orbiidil   tiirlev   kosmoseaparaat   e
satelliit)   liigub   Maa   pöörlemise   kiirusega   Keskmised   orbiidid   -   asuvad   maalähedaste
orbiitide ja geostatsionaarse orbiidi vahel
Selenotsentriline orbiit - ümber Kuu tiirleva keha orbiit 2) Mis on kosmiline kiirus; iseloomusta esimest, teist, kolmandat ja neljandat kosmilist kiirust (teisenda need ühikusse km/h) Kosmiline kiirus: vähim algkiirus mingile kindlale orbiidile jõudmiseks
1.   Vajalik   planeedilt   lahkumiseks,   Maa-kesksele   orbiidile   jõudmiseks   peab   satelliit   saama
kiiruse 7. 91 km/s maapinnal
2.     Vajalik   planeedi   külgetõmbejõu   piirkonnast   lahkumiseks,   Päikese-kesksele   orbiidile
jõudmiseks peab keha saama kiiruse 11,19 km/s Maa pinnal
3.  Vajalik Päikesesüsteemist lahkumiseks Maa pinnal, 42,1km/s
4.  Vajalik galaktikast lahkumiseks, Päikesesüsteemis on see u 1000 km/s 3) Mis on kosmoseturism, milles seisevad selle ideed ja veel võimalikud probleemid, palju 1 kg ainekoguse kosmosesse viimine maksta võib? Kosmoseturism - tähendab kosmoses käimist lõbu- või ärieesmärkidel
Ideed ja probleemid: ÜLESANDED 1) Kui kaua ning mitme kilomeetri kõrguselt kukkus keha, kui selle kiirus oli tee lõpuks     100 m/s. (Vastused: 10,2 s ja 0,51 km) 2) Kui kõrgele võib lennata keha ja kui palju aega selleks kulub, kui keha visati õhku kiirusega 90 km/h? (Vastused: 31,9 m ja 2,5 s)


3) Kivil lasti vabalt langeda kuristiku põhja, milleks kulus 4 sekundit. Kui sügav oli kuristik?(Vastus: 78,4 m) 4) Kui     kaua   langeks   Ostankino   teletorni   tipust   (535   m)   maapinnale   kivi?   Kui   suur   oleks   kivi kiirusmaapinnale jõudmise hetkel ühikuna km/s? (Vastus: 368,6 km/s) 5) Kui pika aja jooksul läbib keha, mis alustab langemist paigalseisust, tee pikkusega         490 cm?Kui suur on keha kiirus selle tee lõpus? (Vastused: 1 s ja 9,8 m/s) 6) 0,18   km   kõrguse   kalju   äärel   seisis   poiss   ja   laskist   sealt   vabalt   alla   langeda   kivi.   1   sekundi pärastviskas ta alla teise kivi, Kui suure algkiiruse andis ta teisele kivile, kui mõlemad kivid jõudsid
maapinnale üheaegselt? (Vastus: 10,8 m/s) 7) Keha langeb vabalt 50 m kõrguselt. Kui suure kiirusega langeb keha maapinnale? Milliselkõrgusel on keha kiirus lõppkiirusest 2 korda väiksem? (Vastused: 31,3 m/s ja         36 m) 8) Keha visatakse vertikaalselt üles algkiirusega 90 km/h. Leia keha kiirus 4 sekundi pärast. Kuisuur on keha nihe selle aja jooksul, Kui pika tee läbib keha selle aja jooksul? (Vastused: -14,2 m/s; nihe
on 21,6 m ja kogu teepikkus on 42,2 m) 9) Nool lastakse vibust vertikaalselt üles algkiirusega 30 m/s. Kui kõrgele  see tõuseb? (Vastus: 45,9 m) 10) Vertikaalselt üles visatud keha langes maapinnale ehk puudutas 8 sekundi pärast tagasimaapinda. Kui kõrgele tõusis keha? Kui suur oli keha algkiirus? (Vastused: 78,4 m ja         39,2 m/s) 11) Vedrupüstolist,   mis   asub   maapinnast   2   m   kõrgusel,   lastakse   vertikaalselt   üles   algkiirusega   5 m/s.Leida kuuli suurim kõrgus maapinnast ja kiirus maapinnale langemise hetkel. Kui kaua liikus
kuul õhus? Kui suur oli tema nihe 0,2 s pärast liikumise algust? (Vastused: suurim kõrgus oli 3,3 m; kiirus maapinnale langemise hetkel oli 8,04 m/s; õhus liikumise aeg oli 1,3 sekundit ja nihe 0,8 m) 12) Keha langeb vabalt 100 m kõrguselt. Leida viimase sekundi jooksul läbitud tee. (Vastus: 39,3 m) 13) Vabalt langev keha läbis viimase sekundi jooksul 63,7 m teepikkuse. Milliselt kõrguseltkeha langes ja leia keha langemisaeg. (Vastused: koguaeg on 7 s ja kõrgus 240 m)                                                                                                                                         

Document Outline

• VABA LANGEMINE
  • KÜSIMUSED EELNEVA TEKSTI KOHTA
  • KÜSIMUSED KOSMOSELENDUDE KOHTA
  • ÜLESANDED