Füüsika õppematejal: Mehaanika (0)

Ühtlane sirgjooneline liikumine
Ühtlane sirgjooneline liikumine on lihtsaim liikumise füüsikaline mudel. Ühtlane ja sirgjooneline liikumine on selline liikumine, kus mistahes võrdsetes ajavahemikes sooritatakse võrdsed nihked. Keha ühtlase sirgjoonelise liikumise kiiruseks nimetatakse sellist suurust, mis võrdub keha nihke ja selle sooritamiseks, kulunud ajavahemiku suhtega. Kiiruse valem v=s/t. Liikumisvõrrandi abil leiame keha koordinaadi mistahes ajahetkel, ühtlasel sirgjoonelisel liikumisel. Liikumisvõrrand x=x0+s; x=x0+vt. Liikumisgraafik väljendab keha koordinaadi sõltuvust ajast. Kui koordinaat sõltub ajast lineaarselt, siis liikumisgraafik on sirge. Kiiruse graafik väljendab sõltuvust ajast. Kiiruse graafiku alune pindala on võrdne keha nihke arvväärtusega.
Ühtlaselt muutuv sirgejooneline liikumine
Liikumist, kus kiirus muutub mistahes võrdsete ajavahemike jooksul ühesuguste väärtuste võrra, nimetatakse ühtlaselt muutuvaks liikumiseks. Kiiruse muut ajaühikus iseloomustab kiiruse muutumise kiirust ja teda nimetatakse kiirenduseks
Kiirenduse valem a=(v-v0)/t. Kiiruse valem v=v0+at. Keha ühtlaselt muutuval liikumisel on kiirus ajast lineaarses sõltuvuses ja kiiruse graafikuks on sirge. Samuti kui ühtlasel liikumisel on kiiruse graafiku alumine pindala võrdne keha nihkeväärtusega. Nihke valem S=v0t+at2/2. Liikumisvõrrand ühtlaselt muutuval sirgjoonelisel liikumisel x=x0+v0t+at2/2 kasutatakse veel valemit s=(v2-v02)/2a (Nihke valem)
Kõverjooneline liikumine
Kõverjoonelisel liikumisel võivad muutuda kiiruse suund ja suurus. Kõverjoonelise trajektoori igas punktis ühtib keha liikumiskiiruse suund sellest punktist tõmmatud puutuja suunaga. Lihtsaim kõverjoonelise liikumise liik on ringjooneline liikumine. Seda iseloomustatakse pöördenurgaga φ=l/r. Täispöörde korral l=2пr; φ=2п. Ühtlasel ringjoonelisel liikumisel joonkiiruse v arvväärtus ei muutu, muutub vaid suund. Sageli kasutatakse ringjoonelise liikumise iseloomustamiseks nurkkiirust ω ω= φ/t; 1rad/s
Ühtlaselt ringjoonel liikuva punkti nurkkiiruseks nimetatakse punktini tõmmatud raadiuse pöördenurga ja selle moodustamiseks kulunud ajavahemiku suhet. Joonkiiruse ja nurkkiiruse seos ω=v/r. Pöörlemissageduse e. pöörete arvu ajaühikus ja nurkkiiruse seos v= 2пr. Pöörlemisperiood ja-sagedus on pöördarvud T=1/n; n=1/T. Ühtlasel ringjoonelisel liikumisel on kehal kiirendus, sest ta kiiruse suund muutub. Kiirendus on suunatud ringjoone keskpunkti . Kiirenduse valem ühtlasel sirgjoonelisel liikumisel a=v2/r
Newtoni I seadus
Taustkeha ja sellega seotud koordinaadistik ja ajamõõtmise süsteem moodustavad kokku taustsüsteemi. On olemas sellised taustsüsteemid, mille suhtes kehad säilitavad oma kiiruse jäävana, kui neile ei mõju teised kehad või kui teite kehade mõjud neile kompenseeruvad. Taustsüsteemi, milles kehtib Newtoni I seadus nimetatakse inertsiaalsüsteemiks.
Newtoni II seadus
Inertsus on keha omadus, mis seisneb selles, et keha kiiruse muutmiseks antud suuruse võrra peab teise keha mõju esimesele kestma teatud aja. Keha inertsuse mõõduks on igapäevaelust kõigile tuntud suurus mass. Keha massi määratakse vastasmõjul kaalumise teel, Massi etaloniks on plaatina ja iriidiumi sulamist valmistatud silindri mass 1 kg, mida hoitakse Prantsusmaal. Ühe keha mõju teisele kehale nimetatakse teisele kehale mõjuvaks jõuks. Kui kehale mõjub jõud, siis muutub tema kiirus, ta saab kiirenduse. Keha kiirendus on võrdeline temale mõjuva jõuga ja pöördvõrdeline massiga a=F/m; F=ma . Jõu ühikuks on jõud 1N, mis annab kehale massiga 1kg kiirenduse 1m/s2
Newtoni III seadus
Katsed näitavad, et kehade vastasmõjul nende kiirenduste arvväärtuste suhe võrdub nende masside pöördsuhtega. a1/a2=m1/m2; F1=-F2. Kaks keha mõjutavad teineteist suuruselt võrdsete vastassuunaliste jõududega.
Gravitatsioonijõud Raskusjõud Keha Kaal
1667.a. avastas Newton gravitatsiooniseaduse, uurides kuu tiirlemist ümber maa ja kehade vabalangemist. Kaks punktmassi tõmbuvad teineteist jõuga, mis on võrdeline nende masside korrutisega ja pöördvõrdeline nende vahelise kauguse ruuduga . F=(Gm1m2)/r2 G=(F*r2)/m1m2. Gravitatsioonikonstant G=6,67*10-11 (Nm2/kg2). Raskusjõud on gravitatsiooni avaldumisvorm. Maa külgetõmbejõud F=GMm/R2; M=6*1024kg; R=6400km. Kui kehale mõjub vaid raskusjõud, siis langeb ta vabalt Maa poole vabalangemise kiirendusega . g=9.8 m/s2. Raskusjõu valem: F=mg. Vabalangemise kiirendus maapinnast kõrgemal. g=GM/Rh2
Jõudu millega keha maa külgetõmbejõu tõttu mõjutab alust või riputusvahendit nimetatakse kaaluks. Kui alus või riputusvahend on maa suhtes paigal või liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt siis keha kaal võrdub arvuliselt raskusjõuga.
Kui alus liigub kiirendusega siis keha kaal erineb arvuliselt raskusjõust. P=mg; P=m(g+-a); P=m(g-g) – kaaluta olek; P=m(g+a) – ülekoormus
Hõõrdejõud
Hõõrdejõud tekib kehade kokkupuutel ja on suunatud mööda kokkupuute pinda. Seisuhõõrdejõud on alati võrdne ja vastassuunaline kehale paralleelselt kokkupuutepinnaga rakendatud jõuga.Hõõrdumisel on kaks peamist põhjust:
Pindade ebatasasus. Pinnakonarused jäävad üksteise taha kinni ja takistavad libisemist.Aineosakeste vahelised tõmbejõud. Väga siledad pinnad pääsevad teineteisele nii lähedale, et molekulidevahelised tõmbejõud kasvavad märgatavaks. Nii jäävad kokku näiteks kaks siledat plii-või klaasplaati. Kui kehale paralleelselt kokkupuutepinnaga mõjuv jõud saab seisuhõõrdejõu maksimaalsest väärtusest veidigi suuremaks , hakkab keha liikuma. Libisemisel mõjub kehale liughõõrdejõud, mis on vastassuunaline keha kiirusega. Hõõrdejõud on võrdeline kehale mõjuva rõhumisjõuga
Hõõrdejõu valem Fh=μN. Hõõrdetegur μ(müü) sõltub kokkupuutuvate kehade materjalist ja pinnatöötlusest. Ka vedelikes liikumisel esineb takistusjõud, mis sõltub kiiruse suunast , suurusest ja keha kujust.
Elastsusjõud
Keha kuju muutumisel e. deformeerumisel tekkivat jõudu nimetatakse elastsusjõuks.Deformatsiooni liigid:
Tõmbedeformatsioon (absoluutne pikenemine : Δl=l-lo; suhtekine pikenemine Є= Δl/ lo)Survedeformatsioon Nihkedeformatsioon Paindedeformatsioon Väändedeformatsioon. Väikestel deformatsioonidel elastsusjõud on võrdeline keha pikenemisega. Hooke ´i seadus Fe=kΔl (k-keha jäikus 1N/m)