0) Ajavahemiku t = t' t0 jooksul läbitud teepikkus Ajavahemiku t = t' t0 jooksul läbitud pöördenurk s = x x0 = x (t = t' kui t0= 0) = 0 = (t = t' kui t0= 0) Kiirus ühtlasel liikumisel v = x/t = s/t (ühik 1 m/s) Nurkkiirus ühtlasel liikumisel = /t = /t (ühik 1s-1) Liikumisvõrrand ühtlasel liikumisel x = x0 + v t Liikumisvõrrand ühtlasel liikumisel = 0 + t Keskmine kiirus mitteühtlasel liikumisel vk = x/t Keskmine nurkkiirus mitteühtlasel liikumisel k = /t Hetkkiirus v(t) = lim x/t (kui t 0) = dx/dt (tuletis) Hetkeline nurkkiirus (t) = lim /t (kui t 0) = d/dt v - v0 - 0
Ajavahemiku t = t' t0 jooksul läbitud teepikkus Ajavahemiku t = t' t0 jooksul läbitud pöördenurk s = x x0 = x (t = t' kui t0= 0) = 0 = (t = t' kui t0= 0) Kiirus ühtlasel liikumisel v = x/t = s/t (ühik 1 m/s) Nurkkiirus ühtlasel liikumisel = /t = /t (ühik 1s-1) Liikumisvõrrand ühtlasel liikumisel x = x0 + v t Liikumisvõrrand ühtlasel liikumisel = 0 + t Keskmine kiirus mitteühtlasel liikumisel vk = x/t Keskmine nurkkiirus mitteühtlasel liikumisel k = /t Hetkkiirus v(t) = lim x/t (kui t 0) = dx/dt (tuletis) Hetkeline nurkkiirus (t) = lim /t (kui t 0) = d/dt v v0 0 a
KORDAMINE 10 klass MEHAANIKA LIIKUMISED Ühtlane sirgjooneline liikumine : liikumisvõrrand,liikumisgraafik, kiiruse, teepikkuse ja aja vaheline seos, nihe, nihkevektorite liitmine , kiiruste liitmine , keskmine kiirus Ülesanne: Kopter lendas tuulevaikse ilmaga kiirusega 90 km/h täpselt põhja suunas. Leia kopteri kiirus ja kurss, kui puhub loodetuul meridiaani suhtes 45º nurga all. Tuule kiirus on 10 m/s. Ühtlaselt muutuv sirgjooneline liikumine : liikumisvõrrand, liikumisgraafik, kiiruse võrrand, kiiruse graafik, kiirendus, nihe , vaba langemine, vaba langemise kiirendus. Ülesanne: Liikumist alustanud jalgrattur sõitis esimesed 4 s kiirendusega 1 m/s2, seejärel liikus 0,1 minutit ühtlaselt ja viimased 20 m ühtlaselt aeglustuvalt kuni peatumiseni. Leia keskmine kiirus kogu liikumise vältel. Kirjuta liikumisvõrrandid, nihke võrrandid, kiiruste võrrandid, kiirenduste võrrandid. Visanda graafikud.
3. Mis on mudel füüsikas? Tooge kaks näidet kursusest. Mudel on keha või nähtuse kirjeldamise lihtsustatud vahend, mis on varustatud matemaatiliste võrranditega. Mudel võimaldab kirjeldada füüsikalise obiekti antud hetkel vajalikke omadusi tõsiteaduslikult. Näiteks: ainepunkt, absoluutselt elastne keha 14. Mis on vektorite vektorkorrutis? Joonis ja kaks näidet kursusest. 18. Lähtudes kiirenduse ja kiiruse definitsioonist, tuletage liikumisvõrrand. 38. Tõestage, et isoleeritud süsteemi koguenergia on jääv, lähtudes alljärgnevast süsteemi määratlusest. 65. Kasutades alljärgnevat joonist, tuletage harmooniliselt võnkuva keha võrrand so. liikumisvõrrand ja perioodi arvutamise valem. 93. Lähtudes alljärgnevatest seostest, tuletage Boltzmanni jaotusseadus. Ellimineerige ka gaasi universaalkonstant.
Kuidas käsitleda liikumisvõrrandit. Vektorkujul antud liikumisvõrrandiga on ikka ja jälle probleeme. Et asi ükskord selgeks saaks, annan lühikonspekti. Alguseks lepime kokku tähistes: 1. Mis on liikumisvõrrand? - on funktsioon, mis määrab liikuva keha (punkti!) asukoha mingil ajahetkel. Võib olla igasugune funktsioon. - keha (punkti!) asukoha määrab kohavektor, mis antakse kolme koordinaadiga (x,y,z). Need koordinaadid määravad keha asukoha kolmruumi ortonormaalse reeperi suhtes. - ortonormaalne reeper koosneb kolmest omavahel risti olevast ühikvektorist. Tähistame neid: i, j, k, peale paneme vektorimärgid. Kokku saame valemi vektorkujul
Taustsüsteem on targalt väljavalitud keha, millega on seotud koordinaadistik ja ajamõõtmise viis. 16. Mis on hetkkiirus, keskmine kiirus? Kuidas arvutatakse teepikkust üldiselt? Hetkkiirus on kohevektori muutumine ajaühikus ehk kohavektori tuletis aja järgi ja on puutujasuunaline antud trajektoori punktis. Keskmine kiirus nihkejärgi , trajektoori järgi Üldjuhul teepikkus arvutatakse kui integraali. 17. Mis on liikumisvõrrand? Mis on liikumiste sõltumatuse printsiip? Ainepunkti asukoht on määratud kolme koordinaadiga ja punkti liikudes kujutavad need endas kolme ajas sõltuvat võrrandit. Need on liikumisvõrrandid. On üksteisest sõltumatud. Liikumiste sõltumatuse printsiip. Koos annavad need kohavektori muutumisvõrrandi, mis on kinemaatika põhivõrrand ehk liikumisvõrrand. 18. Lähtudes kiirenduse ja kiiruse definitsioonist, tuletage liikumisvõrrand. 19
MEHAANIKA Mehaanika on õpetus kehade liikumisest Mehaaniline liikumine on keha asukoha muutumine teiste kehade suhtes Mehaanika põhiülesandeks on liikuva keha asukoha määramine suvalisel ajahetkel Taustsüsteem on kella ja koordinaadistikuga varustatud keha mille suhtes me liikumist vaatame 1. Liikumisvõrrand, liikumisgraafik Ühtlane sirgjooneline liikumine – mistahes ajavahemikus läbib keha võrdsed teepikkused, trajektoor on sirgjooneline Ühtlase sirgjoonelise liikumise liikumisvõrrand x=x0+vt 2. Ühtlaselt muutuv liikumine Ühtlaselt muutva liikumine – keha kiirus mistahes võrdsetes ajavahemikes muutub võrdsete suuruste võrra Keha kiirendus näitab kui palju muutub keha kiirus ajaühikus a=(v-v0)/t kiirendusvõrrand v=v0+at Ühtlaselt kiireneva liikumise liikumisvõrrand x=x0+v0t+(at²)/2 Nihkevõrrand? s=v0t+(at²)/2 3. Vabalangemine Vabalangemine on keha liikumine ainult raskusjõu mõjul Vabalangemise kiirendus on ligikaudu g=9.8
Nihe- sirglõik algasukohast lõppasukohta. Tähis: s. Mõõtühik: m. Ühtlane sirgjooneline liikumine- trajektoor on sirge, ühtlane kiirus Ühtlaselt muutuv liikumine- liikumine, kus kiirus muutub võrdsete ajavahemike jooksul ühesuguste väärtuste võrra Kiirendus- näitab kiiruse muutust ajaühikus. Tähis: a. Mõõtühik: m/s2 Hetkkiirus- keha kiirus kindlal ajahetkel Vektorsuurus- suunaga suurus(kiirendus, nihe, jõud, kiirus) Skalaarsuurus- aeg, temperatuur, mass Liikumisvõrrand- matemaatiline avaldis, mis näitab keha koordinaatide sõltuvust ajast. ühtlaselt sirgjooneliselt liikuva keha liikumisvõrrand x=x0 + vt Liikumisgraafik- graafik, mis näitab keha asukoha sõltuvust ajast Kiirusegraafik- näitab kiiruse sõltuvust ajast Gravitatsioon- vastastikmõju, millele alluvad kõik kehad Vabalangemine- keha kukkumine ilma, et talle mõjuks õhutakistus Füüsikaline mudel- idealiseeritud keha või nähtus (pisiasju ei arvestata)
X kl I kursus Mehaanika Ivo Eesm Teepikkus ja aeg ühtlaselt muutuval liikumisel v2 v02 v = v0 + at S= 2a at2 s= v0t + -- 2 v v0 t= a X kl I kursus Mehaanika Ivo Eesm Liikumisvõrrand x = x(t) ühtlaselt muutuval liikumisel at2 x = x 0 + v 0 t x 0 = 4m v 0 = 2m/s a 2 =2m/s 2 + 2t 2 x = 4+ 2 t => x = 4 + 2 t + 2 + t 2 t(s) 0 1 2 3 4 X(m 4 7 12 19 28 ) X kl I kursus Mehaanika Ivo Eesm t(s) 0 1 2 3 4 X(m 4 7 12 19 28 ) x m 28 21 14 7
tekkimiseks kulunud ajaga. Kiirendus = kiiruse muut/aeg => valem: a = V – Vo / t A = kiirendus V = lõppkiirus Vo = algkiirus t = aeg ÜHTLASELT MUUTUVA LIIKUMISE LIIKUMISVÕRRAND JA LIIKUMISGRAAFIK 1) Kuidas arvutada ühtlaselt muutuval liikumisel nihet? – s = Vot + at ruudus / 2 s = nihe v = algkiirus a = kiirendus t = liikumise aeg + = kiirenev liikumine - = aeglane 2) Kuidas näeb välja liikumisvõrrand (mehaanika põhiülesande lahend) ühtlaselt muutuval liikumisel? – Keha asukoha määramisel mis tahes ajahetkel liidame VÕI lahutame keha algasukohale(algasukohast) keha nihke. x = Xo +- s = Xo +- Vot +- at ruudus / 2
s potentsiaalne energia k (l ) 2 J (dzaul) Ep = 2 potentsiaalne energia E p = mhg J (dzaul) kineetiline energia mv 2 J (dzaul) Ek = 2 ühtlase liikumise liikumisvõrrand x = x0 + vt m ühtlaselt kiireneva liikumise at2 gt 2 x = x0 + v0 t + m ( h = h0 + v 0 t + ) liikumisvõrrand 2 2 teepikkus at 2 m
Valemid Mehaanika s 1) Kiirus ühtlasel liikumisel v= t 2) Teepikkus ühtlasel liikumisel s= v*t s 3) Aja valem ühtlasel liikumisel t= v 4) Liikumisvõrrand ühtlasel liikumisel 1. X=X0+v*t 2. X=X0+s sk o g u 5) Keskmise kiiruse valem vk= t k ogu v- v 0 6) Kiirenduse valem a= t 7) Kiiruse valem ühtlaselt muutuval liikumisel v=v0+at a t2
Mehaanika – füüsika haru, mis uurib liikumist ja selle muutumise põhjusi Kinemaatika – uurib ja kirjeldab kehade liikumist ruumis Dünaamika – uurib, kuidas liikumine tekib ning erinevate mõjude tagajärjel muutub Koordinaadistik – kokkulepitud mõõtmissuunad, mõõtühikud ja asukoha mõõtmise eeskirjad Nihe – keha algasukohast lõppasukohta suunatud sirglõik(valemites tähega s tavaliselt) Sõltuvuse väljendamise meetodid – Analüütiline(valemid) ja Graafiline(graafikud) Liikumisvõrrand – matemaatiline avaldis, mis näitab keha koordinaatide sõltuvust ajast Liikumisgraafik – graafik, mis näitab keha asukoha (koordinaadi x) sõltuvust ajast Vastastikmõju – üks keha mõjutab teist(vastastikmõjude tagajärjel muutub kehade liikumise suund, kiirus ning keha kuju) Jõud – vastastikmõju tugevus(tähis F ja mõõtühik 1N)
teepikkuse. Teepikkust tähistatakse valemites tähega l (longitudo -- ladina k pikkus). Mõõtes kaugust aga mööda sirgjoont ehk linnulennul, saadakse nihe. Nihkeks niKõige lihtsam on asukohta arvutada lihtsaima liikumise korral, milleks on ühtlane sirgjooneline liikumine. Ühtlaseks sirgjooneliseks liikumiseks nimetatakse sirgjoonelist liikumist, mille korral mis tahes võrdsetes ajavahemikes läbitakse võrdsed teepikkused. Ühtlase sirgjoonelise liikumise liikumisvõrrand ja -graafik Kirjeldame näiteks auto sõitmist: alghetkel t = 0 on selle koordinaat x0. Aja t jooksul nihkub auto edasi ning koordinaat muutub nihke pikkuse s võrra suuremaks (vt joonist). Koordinaadi uus väärtus x on seega (1.6) Teame, et aja t jooksul sooritatava nihke pikkus sõltub kiirusest. Ühtlase liikumise kiiruse valemist (1.3 )
liikumisvõrrand sätestab koordinaadi (x, y, z) sõltuvuse ajast (t). Näiteks algkiirusega v0 vertikaalselt üles visatud keha liikumisvõrrand on järgmine: y(t) = y0 + v0t ½ gt2 liikumisgraafik: http://anmet.planet.ee/Graafikud%20ja%20diagrammid/target8.html kiiruse, teepikkuse ja aja vaheline seos: s=v*t Keha nihkeks liikumisel ühest punktist teise nim. neid kahte punkti ühendavat suunatud sirglõiku Keskmine kiirus on ajavahemikus keha poolt läbitud teepikkuse ja kulunud aja suhe. Kiirendus on kiiruse muut ajaühikus a= v/ t v=v-v0 Ühtlaselt muutuv kiirus kiirus mis muutub mistahes võrdsetes ajavahemikus ühepalju
i j r=r1-r2 x s=s(t) 16. Mis on hektkkiirus, keskmine kiirus? Kuidas arvutatakse teepikkust üldiselt? Hetkkiirus on kohavektori muutumine ajaühikus ehk kohavektori tuletis aja järgi ja on puutujasuunaline antud trajektoori punktis. Keskmine kiirus nihke järgi Üldjuhul teepikkus arvutatakse kui integraal kiirusest aja järgi: 17. Mis on liikumisvõrrand? Mis on liikumiste sõltumatuse printsiip? Liikumisvõrrand kirjeldab keha koordinaadi muutust ajaühukus valemi näol(x=20+23t; x=t- 10t2) Liikumise sõltumatuse printsiip: igasuguse liikumise saab lahutada kolmeks osaks (x, y, z suunaliseks) ja need toimivad teineteisest sõltumatult 18. Lähtudes kiirenduse ja kiiruse definitsioonist, tuletage liikumisvõrrand. dv ds a= v= dt dt dv ds
Ühtlane liikumine Ühtlane liikumine on siis kui keha läbib võrdsetes ajavahemikes võrdse teepikkuse. · trajektoor on sirge - nihe ja teepikkus on võrdsed · ühtlane - kiirus ei muutu t - aeg 1s s - teepikkus, nihe 1m v - kiirus 1m/s Liikumisvõrrand näitab keha koordinaadi sõltuvust ajast. · v>0 (positiivne), keha liigub x-telje suunas · v<0 keha liigub x-telje vastassuunas Mehhaanika põhiülesanne on keha asukohta leidmine mistahes ajahetkel. x - keha koordinaat xo - algkoordinaat v - kiirus t - aeg Ühtlaselt muutuv liikumine Hetkkiirus on kiirus antud ajahetkel. (spidomeeter) Keskmine kiirus näitab, kui pika tee läbib keha keskmiselt ühes ajavahemikus. Ühtlaselt muutuvaks liikumiseks nim
Ühtlane sirgjooneline liikumine: trajektoor on sirge ja keha liigub nii, et kiiruse muutus mistahes võrdsetes ajavahemikes on ühesugune. Läbitud teepikkus on võrdne nihke arvväärtusega. Liikumisvõrrand: x=x0+vt, milles nihe s=vt Ühtlaselt muutuv liikumine: keha kiirus mistahes võrdsetes ajavahemikes muutub võrdse suuruse võrra. Liikumisvõrrand: x=x0+v0t+(at2)/2, milles nihe s=v0t+(at2)/2. Seos teepikkuse ja kiiruse vahel: s=(v2-v02)/2a. Taustsüsteem: kella ja koordinaatsüsteemiga varustatud keha, mille suhtes liikumist vaadeldakse. Teepikkus: läbitud tee pikkus, mõõdetuna piki trajektoori. Tähis l, ühik 1m. Nihe: suunatud sirglõik, mis ühendab keha alg-ja lõppasukohta. Tähis , ühik 1m. Hetkkiirus: näitab kiirust antud ajahetkel. Tähis . Ühik 1 m/s. . Kiirendus: näitab, kui palju muutub kiirus ajaühikus
(lk.17) nihe keha algasukohast lõppasukohta suunatud sirglõik, vektoriaalne suurus, tähis . (lk.17) hetkkiirus kiirus vaadeldaval hetkel või kiirus vaadeldavas trajektoori punktis. (lk.35) kiirendus väljendab kiiruse muutumist ajaühiku kohta, tähis . (lk.37) liikumise suhtelisus tähendab seda, et uuritava keha liikumise kirjeldamisel tuleb alati lisada taustkeha (keha, mille suhtes kirjeldatakse uuritava keha liikumist) kirjeldus. (lk.16) liikumisvõrrand diferentsiaalvõrrand, mis määrab keha või süsteemi dünaamika. (lk.40) OSKUSED: kinemaatika ülesannete analüütiline ja graafiline lahendamine sirgjoonelise liikumise korral. s nihe l teepikkus v kiirus t aeg vkeskm. keskmine kiirus a kiirendus v lõppkiirus v0 - algkiirus
c) Matlab-i kood r = 0.25; l = 0.9; xB = 0.4 yB = 0.3; phi = linspace (0, 2*pi, 361); xC = zeros(1, 361); yC = zeros(1, 361); %Tsükkel for k=1:361 gamma = atan((xBr*cos(phi(k)))/(yBr*sin(phi(k)))); xA = r*cos(phi(k)); yA = r*sin(phi(k)); xC(k) = xA+l*sin(gamma); yC(k) = yA+l*cos(gamma); end figure(1) hold off plot(xC, yC, 'linewidth', 2) title('Punkti C trajektoor') xlabel('x [m]') ylabel('y [m]') Ülesanne 2 a) Vedru-massi süsteemi omavõnkesagedus Liikumisvõrrand: Omavõnkesagedus: b) Vabavõnkumiste periood c) Ülekandefunktsioon d) Matlab-i programm m=0.5; k=5; u1=0.01; myy= sqrt(k/m); t1= 2*pi/myy; omega=2*pi/t1; t=linspace(0, 4*t1, 401); F=tf(myy^2, [1 0 myy^2]); u = zeros (1, 401); for i=1:201 u(i)=u1*sin (omega*t(i)); end figure (1) lsim (F, u, t)
Taustsüsteem-koosneb koordinaatteljestikust,taustkehast,ajamöötmise süsteem Nihe-saab arvutada kiirenduse ning alg-ja lõppkiiruse kaudu(saab avaldada keha alg-ja lõppasukoha koordinaatide kaudu) Trajektoor-on joon, mida mööda punktmass liigub Teepikkus Kiirus-näitab, kui suure teepikkuse läbib keha ajaühiku jooksul Hetkkiirus-kiirus kindlal ajahetkel(on lühikesel ajavahemikul läbitud tee keskmine kiirus) Keskmine kiirus-on kogu teepikkuse ja kogu liikumisaja jagatis Liikumisvõrrand-näitab keha koordinaatide sõltuvust ajast liikumisgraafik-näitab koordinaadi sõltuvust ajast(tõus nitab liikumise kiirust, saab leida algkoordinaadi) kiiruse võrrand kiiruse graafik Kiirendus-on võrdne kiiruse muudu ja selle muutmise aja jagatisega(iseloomustab kiiruse muutumise kiirust) Vaba langemine-ühtlaselt muutuv liikumine 3. Valemid at 2 s v - v0 at 2
nihkevektor koos tähistustega. Taustsüsteem määrab tingimused, milles liikumist vaadeldakse. Taustsüsteem koosneb taustkehast (kehast, mille suhtes liikumine toimub), koordinaadistikust ja ajamõõtjast (kellast). 7. Mis on hektkkiirus, keskmine kiirus? Kuidas arvutatakse teepikkust ühtlaselt kiireneval liikumisel? Mis on liikumisvõrrand? Mis on liikumiste sõltumatuse printsiip? Hetkkiirus on kiirus vaadeldaval hetkel või kiirus vaadeldavas trajektooripunktis Keskmine kiirus on läbitud teepikkuse s ja selleks kulunud aja t suhe Liikumisvõrrand on funktsioon, mis määrab liikuva keha (punkti!) asukoha mingil ajahetkel. Võib olla igasugune funktsioon Teepikkus saadakse: :
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
5.? Tee joonis ja selgita, mida saab sellest graafikust leida liikumise kohta 6.Too näide, kus muutuva liikumise suund muutub vastupidiskes ja kuidas seda tähistatakse? 7.Mida tähendab, kui kiirus on negatiivne ja mida tähendab, kui kiirendus on negatiivne? Kui kiirus on negatiivne, siis kiirus kahaneb. Kui kiirendus on negatiivne, siis nimetatakse seda aeglustamiseks. 8.Milline on ühtlaselt muutva liikumise nihkegraafik? visanda joonis 9.Kirjuta ühtlaselt muutuva liikumise liikumisvõrrand ja märgi iga tähe tähendus? 10.Mida nimetatakse vabaks langemiseks? Vaba langemine on ühtlaselt muutuv liikumine. Vaba langemise kiirendus on g=9,8 m/s ruudus ehk ligikaudu 10m/s ruudus.
Hetkkiirus on kohavektori muutumine ajaühikus ehk kohavektori tuletis aja järgi ja on puutjasuunaline antud trajektoori punktis. Δr dr v lim Δt0 Δt dt Keskmine kiirus nihke järgi r v t Üldjuhul teepikkus arvutatakse kui integraal. ds v ,..........ds v dt ,....s v dt dt 17) Mis on liikumisvõrrand? Mis on liikumiste sõltumatuse printsiip? Ainepunkti asukoht on määratud kolme koordinaadiga ja punkti liikudes kujutavad need endast kolme ajast sõltuvat võrrandit. Need on liikumisvõrrandid. On üksteisest sõltumatud. Liikumiste sõltumatuse printsiip. 18) Lähtudes kiirenduse ja kiiruse definitsioonist, tuletage liikumisvõrrand. dv a a dt dv
arvestamata. Tausüsteem on kella ja kordinaatsüsteemiga varustatud keha, mille suhtes liikumist vaadeldakse. Sageli on taustkehaks Maa ja kordinaadistikuks ristkordinaadistik. Nihkeks nimetatakse keha algasukota ja lõppasukohta ühendavat vektorit. Mehaaniline liikumine on suhteline sellepärast, et keha liikumise trajektoor, läbitud tee ja nihe sõltuvad taustsüsteemi valikust. Nr 2. Ühtlane sirgjooneline liikumine. Kiirus. Liikumisvõrrand ja kiirusvõrrand. Ühtlane sirgjooneline liikumine on selline liikumine, mille puhul keha sooritab mistahes võrdsetes ajavahemikes võrdsed nihked. Kiirus näitab, millise nihke sooritab keha ajaühikus. Kiirusvõrrand: v=s/t. Liikumisvõrrand: x=x0+vt, milles nihe s=vt. Nr 3. Ühtlaselt muutuv sirgjooneline liikumine. Kiirendus. Võrrandid keha kordinaadi, nihke ja hetkkiiruse leidmiseks. Ühtlaselt muutuv liikumine on liikumine, mille puhul keha kiirus mistahes võrdsetes
MEHAANIKA
Ühtlane sirgjooneline liikumine:
v=s/t vk=s1+s2/t1+t2
Ühtlaselt muutuv sirgjooneline liikumine:
a=v-vo/t (a)=m/s2 s=vot+at2/2 s=v2-vo2/2a
v>vo, siis a>o => kiirenev liikumine
v
Valemid Mehaanika 1. Kiirus ühtlasel liikumisel 2. Teepikkus ühtlasel liikumisel 3. Aja valem ühtlasel liikumisel 4. Liikumise võrrand 5. Keskmise kiiruse valem 6. Kiirenduse valem 7. Ühtlaselt muutuva liikuva kiiruse valem 8. Teepikkuse valem ühtlaselt muutuval liikumisel kiiruste kaudu 9. Teepikkuse valem ühtlaselt muutuval liikumisel kiiruste kaudu 10. Liikumisvõrrand ühtlaselt muutuval liikumisel 11. Vabalt langeva keha kiirus g = vabalt langemise kiirendus 12. Vabalt langeva keha kiirus kõrguse kaudu h = kõrgus (m) 13. Kõrguse valem kiiruste kaudu 14. Newtoni teine seadus 15. Gravitatsioonijõud 16. Keha asub maapinnast kõrgusel h 17. g - väärtus 18. Keha kaal 19. Ülekoormus 20. Alakoormus 21. Keha liigub mõõda ringjoont 22
Joonis ja kaks näidet kursusest. 15. Mis on taustsüsteem? Taustsüsteem on targalt väljavalitud keha, millega on seotud koordinaadistik ja ajamõõtmise viis. 16. Mis on hektkkiirus, keskmine kiirus? Kuidas arvutatakse teepikkust üldiselt? Hetkkiirus on kohavektori muutumine ajaühikus ehk kohavektori tuletis aja järgi ja on puutujasuunaline antud trajektoori punktis. Keskmine kiirus nihke järgi: Üldjuhul teepikkus arvutatakse, kui integraal. 17. Mis on liikumisvõrrand? Mis on liikumiste sõltumatuse printsiip? Ainepunkti asukoht on määratud kolme koordinaadiga ja punkti liikudes kujutavad need endast kolme ajast sõltuvat võrrandit. Need on liikumisvõrrandid. On üksteisest sõltumatud. See ongi liikumise sõltumattuse printsiip. 18. Lähtudes kiirenduse ja kiiruse definitsioonist, tuletage liikumisvõrrand. 19. Ellimineerige alljärgnevatest võrranditest aeg ja ilmutage ilma ajata kinemaatilisi suurusi siduv valem. 20. On antud Galilei teisendused
mootorratta kiirus vähenenud 10 meetrini sekundis. Kui pika tee mootorrattur pidurdamise ajal läbis ? v0=30m/s s= a= a= t=30 s= v=10m/s s=? V: Pidurdamise ajal läbi mootorrattur 599,7m 4. Arvutage keha liikumisel ajavahemikult t=2 kuni t=7 tehtud töö, kui tema kiirus on ja talle mõjuv jõud avaldub valemiga . t1=2 t2=7 A=? A= A= V:Tööd tehtid -270J 5. Koostage keha liikumisvõrrand, kui tema kiirendus on ja kiirus hetkel on . Liikumise algmomendil t=0 asus keha punktis koordinaatidega x=2, y=-5, z=-8. t=0 x=2 vx=v0x+at t=0 vx=7 y=-5 vox=7-4*0=7 x0=x-voxt- t=0 z=-8 x0=2+7t+2t2 ----- vy=v0y+ayt t=0 vy=-18 ay=-2 v0y=-18-(-2)*0=-18 y0=y+v0yt- t=0 y=-5 y0= -5-((-18)*0)-(- y=-5+(-18*t)+( - zy=z0y+a2t t=0 a2=0 v0z=0-(0*0)=0 z=z-v0zt t=0
Esimesel juhul on tegemist ühtlaselt kiireneva liikumisega, teisel juhul ühtlaselt aeglustuva liikumisega. Kiirendus on mõlemal juhul ühesugune raskuskiirendus g, väärtusega 9,8 m/s2. Kehtivad seosed on samad, mis eelmisel juhul, arvestades, et a = g ja s = h. Märksõnad: ühtlane sirgjooneline liikumine, ühtlaselt muutuv liikumine, taustsüsteem, teepikkus, nihe, hetkkiirus, kiirendus, liikumise suhtelisus, liikumisvõrrand. Oskused: kinemaatika ülesannete analüütiline ja graafiline lahendamine sirgjoonelise liikumisekorral. kus s nihe, l teepikkus, v kiirus, t aeg, vkeskm. keskmine kiirus, a kiirendus, v lõppkiirus, v0 algkiirus Ühtlaseks sirgjooneliseks liikumiseks nimetatakse liikumist, mille korral kiiruse arvväärtus ja suund ei muutu. Ühtlaselt sirgjooneliselt liikuva keha trajektoor on sirgjoon ja keha läbib võrdsetes ajavahemikes võrdsed teepikkused.
1 r 2 r1 k r2 s y i j r=r1-r2 x 1 2 s=s(t) 7. Mis on hektkkiirus, keskmine kiirus? Kuidas arvutatakse teepikkust ühtlaselt kiireneval liikumisel? Mis on liikumisvõrrand? Mis on liikumiste sõltumatuse printsiip? Hetkkiirus on kohavektori muutumine ajaühikus ehk kohavektori tuletis aja järgi ja on puutujasuunaline antud trajektoori punktis. Keskmine kiirus nihke järgi Üldjuhul teepikkus arvutatakse kui integraal kiirusest aja järgi: 8. Lähtudes kiirenduse ja kiiruse definitsioonist, tuletage liikumisvõrrand. ds dv v= a= dt dt 9. On antud Galilei teisendused. Joonistage nendele teisendustele
(taustkehaga) seotud ruumiliste ja ajaliste koordinaatide süsteem.) 16. Mis on hetkkiirus, keskmine kiirus? Kuidas arvutatakse teepikkust üldiselt?Hetkkiirus on kohavektori muutumine ajaühikus ehk kohavektori tuletis aja järgi ja on puutujasuunaline antud trajektoori punktis. Keskmine kiirus nihke järgi , mooduli puhul Üldjuhul teepikkus arvutatakse kui integraal: 17. Mis on liikumisvõrrand? Mis on liikumiste sõltumatuse printsiip? Liikumisvõrrand kirjeldab keha koordinaadi muutust ajaühikus valemi näol (x=20+23t; x=t-10t2) Liikumise sõltumatuse printsiip: igasuguse liikumise saab lahutada kolmeks osaks (x, y, z suunaliseks) ja need toimivad teineteisest sõltumatult. 18. Lähtudes kiirenduse ja kiiruse definitsioonist, tuletage liikumisvõrrand. 19. Elimineerige alljärgnevatest võrranditest aeg ja ilmutage ilma ajata kinemaatilisi suurusi siduv valemitest 20
Mehaaniline liikumine Taustsüsteem. Koordinaadid. Raadiusvektor. Tehted vektoritega. Liikumisvõrrand. Trajektoor. Kulg- ja pöördliikumine. Nihe ja teepikkus. Nurknihe. Ainepunkt-mõnikord võib liikumise uurimisel jätta kehade mõõtmed arvestamata: siis kui need on palju väiksemad kõikidest teistest mõõtmetest, millega antud ülesandes on tegemist. Ainepunkti asukoha ruumis saab määrata raadiusvektori r abil. Punkti liikumisel muutub vektor r üldjuhul nii suuruse kui ka suuna poolest. Taustsüsteem- taustkeha, sellega seotud koordinaadistik ja aja arvestamise alghetk mood.
Keha liikumisvõrrand r(t)=x(t)i+y(t)+z(t)k, kus x(t), y(t), z(t) on kolm sõltumatut funktsiooni. Teist järku diferentsiaalvõrrand (Newtoni II) r=a= d²r/dt² = 1/m *F Ruutpolünoomi r(t) = r0+v0+ a/2 *t² -ühtlaselt muutuva liikumise valemit, kus r0 algasend, v0 algkiirus, a kiirendus Keha pöörlemisvõrrand (t)=0 + 0 *t + /2 *t² - ühikud on radiaan Newtoni II seadus (kiirendus- ja impulssesitus) r=a= 1/m *F Impilss ehk liikumishulk p= mv Kulgliikumise diferentsiaalvõrrand a=1/m *F r= d²r/dt²=1/m *F Kulg diferentsvõrr lahendamine jõu puudumisel ning konstantse jõu korral (tuletusega) a) kui jõud on null, x=0 d/dt (dx/dt)=0 dx/dt=v0x=const, dx=voxdt voxdt=voxt+x0 , kus vox ja x0 on koordinadi väärtusega ajahetkel t=0. b) kui j]ud on konstantne (raskujõud: F=mg, hõõrdejõud: F=P), on võrrandi lahendiks polünoom x= x0 + vox*t + ax/2 *t²; ax=1/m *Fx Töö: skalaarkorrutis ja joonintegraal A=Fs=Fscos((Fs)), kus s=r=r2-r1 ning ((Fs)) tähistab vekt...
üldisemaid omadusi ja liikumise seadusi. Klassikalise füüsika valdkonda kuuluvad: kvantmehaanika, relativistlik kvantmehaanika, Newtoni ehk klassikaline mehaanika, erirelatiivsusteooria, üldrelatiivsusteooria. 17. Mis on liikumisvõrrand? Mis on liikumiste sõltumatuse printsiip? Ainepunkti asukoht on määratud kolme
12. Kivi visati vertikaalselt üles kiirusega 24,5 m/s. Kui pika aja pärast jõudis kivi 29,4 m kõrgusele? Antud: m 24,5 v0= s h= 29,4m m a = -g = -9,8 s 2 raskuskiirendus g on algkiirusega v0 vastandmärgiline kuna mõjub kivi liikumisele aeglustavalt. Leida: t=? Lahendus: Maapinnalt õhku visatava kivi jaoks kehtib liikumisvõrrand gt 2 h = v0 t - 2 . Asendades võrrandisse antud suuruste väärtused saame ruutvõrrandi aja t suhtes Koostas Kristiina Paunel (Kasutatud kirjandus: B. Kogan. Ülesandeid füüsikast. Tln, 1976.) Tööd asuvad keskkonnas www.kool.ee Mehaanika. Sirgjoonelise liikumise kinemaatika. Ühtlane liikumine 6 5t 2 - 24,5t + 29,4 = 0 . Lahendame ruutvõrrandi ja saame tulemuseks
ajavahemikes keha kiirus muutub võrdsete suuruste võrra. Ühtalselt muutuvat liikumist nimetatakse ka kiirendusega liikumiseks. Jaguneb: 1. ühtlaselt kiirenev liikumine 2. ühtlaselt aeglustuv liikumine 3. ühtlane liikumine Kiirendus on füüsikaline suurus, mis iseloomustab ühtlaselt muutuvat liikumist ja näitab kui palju muutub keha kiirus ühes ajavahemikus. Kiirenduse tähis a Valem : Ühik: Liikumisvõrrand. Liikuva keha poolt läbitud teepikkust saab arvutada liikumisvõrrandi abil. S=teepikkus Vo=algkiirus A=kiirendus Xo=algkoordinaat T=aeg V=lõppkiirus Valem: Näited: Dünaamika: Dünaamika- füüsika osa, mis uurib kehade vahelist vastasmõju. Külgetõmbejõud Hõõrejõud Elastsusjõud Veojõud Newtoni seadused: 1.seadus: on olemas sellised taustsüsteemid, mille suhtes keha seisab paigal või liigub ühtlase
Taustsüsteem kella ja koordinaadistikuga varustatud keha, mille suhtes liikumist vaadelda. Teepikkus keha poolt läbitud trajektoorilõigu pikkus. s=vt vkesk=s/t s=v0t+at2/2 Nihe suunatud siglõik, mis ühendab keha algasukohta lõppasukohaga. Hetkkiirus keha kiirus kindlal ajahetkel, vektoriaalne suurus. Kiirendus suurus, mis näitab, kui palju muutub keha kiirus ajaühikus. a=(v-v0)/t a=v2-v02/2s Liikumisvõrrand näitab, kuidas keha koordinaat sõltub ajast. Mass keha inertsuse mõõt, väljendub vastupanus keha oleku muutumisele väliste jõudude toimel. Jõud suurus, mille abil kirjeldatakse kehade vastastikmõju. F=ma Rõhk vaadeldavale kehale mõjuv rõhumisjõud pinnaühiku kohta. Tihedus suurus, mis näitab aine massi ruumalaühikus. p=mv Raskusjõud gravitatsioonijõud, millega Maa tõmbab enda poole tema lähedal asuvaid kehi. F=mg
τ = τ iseloomustab kiiruse arvväärtuse muutumist ajas: dt . Normaalkiirendus – Kiirendus, mis on suunatud mööda trajektoori normaali. Iseloomustab kiiruse suuna muutumist → v2 → ajas : a n = n . R o Pöördliikumise liikumisvõrrand (+ valem) Kui keha kõik punktid liiguvad mööda ringjooni, mille keskpunktid asetsevad ühel ja samal liikumatul sirgel, siis on tegemist mehaanilise liikumisega, mida nimetataksepöördliikumiseks o Tiirlemisperiood ja sagedus (+ valemid ja mõõtühikud) tiirlemisperiood on ajavahemik, mille vältel taevakeha (planeedi, tähe) kaaslane teeb taevakeha ümber täistiiru tähistaeva kuitaustsüsteemi suhtes[1]
ÜLESANNE 2 Kahe meetri kõrguselt horisontaalsuunas visatud kivi kukkus 7m kaugusele. Leida kivi alg- ja lõppkiirus? m xl xh v 0 =0 x 0=0 =7m =2m g = 9,807 s 2 2 gt x l=v l ∙ t Liikumisvõrrand: x ( t )=x 0 +v 0 ∙ t+ 2 xl vl = t √ x h ∙2 x siis saame: t= =0,639 s v l = l =10,96 m/s g t Vertikaal suunas liikumise lõpp kiirus: v h =g ∙ t = 6,26 m/s Vastus : Kivi algkiirus oli 10,96m/s ja lõppkiirus 6,26 m/s
TAUSTSÜSTEEM-on mingi objektiga seotud koordinaadite süsteem mille abil kirjeldatakse ühe keha asendit teiste kehade suhtes. Taustsüsteem koosneb 1)tasuskehast 2)selle kooordinaaadistikust 3)ajamõõtmisest TRAJEKTOOR-joon mida mõõda keha liigub LIIKUMISVÕRRAND-nim. Diferentsiaali võrrandit ,mis määrab keha või süsteemi dünaamika(x(t),y(t),z(t) r=(x,y,z) KIIRUS-nim vektorjaalset suurust mis võrdub nihke ja selle sooritamisek kulunud ajagavahemiku suhtega KIIRENDUS-nim kiiruse muutu ajaühikus . kiirendus näitab keha kiiruse muutumist ajaühikus. 2)Ühtlaselt kiireneva sirgjoonelise liikumise korral liigub keha sirgjoonelisel trajektooril kusjuures tema kiirendus on muutumatu. ÜTLASELT MUUTUV LIIKUMINE –on masspunkti või keha mehaaniline liikumine ,mille korral kirendus on konstantne. 3)KÕVERJOONELINE LIIKUMINE –on punktmassi või jäiga keha liikumine mille korral kiirus vektori s...
61. Formuleerige Pascal'i seadus. 62. Formuleerige Archimedese seadus. Tuletage valem üleslükkejõu arvutamiseks vedelikku asetatud kuubi näitel. 63. Lähtudes alljärgnevast joonisest, tuletage vedeliku voolamise pidevuse võrrand. ?64. Formuleerige Bernoulli seadus ja nimetage võrrandis esinevad liidetavad. Mis on nende põhjuseks? 65. Kasutades alljärgnevat joonist, tuletage harmooniliselt võnkuva keha võrrand so. liikumisvõrrand ja perioodi arvutamise valem.. 66. Kasutades alljärgnevat joonist, tuletage füüsikalise pendli perioodi arvutamise valem. 67. Kasutades füüsikalise pendli perioodi arvutamise valemit, tuletage matemaatilise pendli võnkumise võrrand. 68. On antud sumbuva võnkumise võrrand. Ilmutage siit sumbuvustegur ja defineerige see. Mis on sumbuvuse logaritmiline dekrement? Sumbuvustegur näitab amplituudi kahanemise ajaühikus. Sumbuvuse logaritmiline
koordinaadistik kell Nihe s suunatud sirglõik, mis ühendab keha algasukohta lõppasukohaga asukoht + nihe = keha asukoht Nihe on vektoriaalne suurus. Vektoriaalne suurus määratud suuna ja arvväärtusega Mood vektori pikkus Vektori projektsioonid x-teljel on x-koordinaadi muut (s x) y-teljel on y-koordinaadi muut (sy) sx = x - x 0 sy = y - y 0 2. Ühtlane sirgjooneline liikumine. Kiirus. Liikumisvõrrand ja kiirusevõrrand. Mehaanika põhiülesanne on liikuva keha asukoha määramine suvalisel ajahetkel. x = x0 + sx y = y0 + sy Vaja nihkeprojektsioon avaldada aja kaudu. Ühtlane sirgjooneline liikumine liikumine, mille korral keha sooritab mis tahes võrdsetes ajavahemikes võrdsed nihked. v = const s v = s=v t t samasuunalised s x=v x t Liikumisvõrrand koordinaadi sõltuvus ajast x=x 0 +v x t
Iga massimuutus toob kaasaa suure energiamuutuse; kuuma triikraua mass suurem kui külma triikraua _________________________________________________ 18.Mõisted: teepikkus, nihe, taustsüsteem. Kui mõõdame alg- ja lõppasukoha vahekauguse täpselt piki trajektoori, saame teepikkuse. Mõõtes kaugust aga mööda sirgjoont ehk linnulennul, saadakse nihe Taustkeha, sellega seotud koordinaadistik ja ajamõõtmise süsteem moodustavad taustsüsteemi. 19.Ühtlase sirgjoonelise liikumise liikumisvõrrand ja graafik. Mehaanika põhiülesanne on määrata keha asukoht mis tahes ajahetkel, st leida keha koordinaatide sõltuvus ajast. Kui paneme selle sõltuvuse kirja matemaatilise avaldise abil, saame liikumisvõrrandi. Liikumisgraafikuks nimetatakse graafikut, mis näitab keha asukoha (koordinaadi x) sõltuvust ajast. Liikumisgraafiku horisontaalteljele kantakse aeg t ja püstteljele ajast sõltuv koordinaat x. 20.Keha keskmine kiirus ja hetkkiirus
absoluutkiiruse lõplikkust (piirangu olemasolu) ja uurib liikumist absoluutkiirusele lähedastel kiirustel. Ülesanded • Kui kaua võiks 100 W nimivõimsusega elektrilamp järjest põleda selle energia arvel, mis saadakse ühe milligrammi aine täielikul muundumisel energiaks? • Kas me tunneksime endid Maa suhtes kiirusel 0,87 C ebamugavalt? Meie kehade massid on siis Maal paikneva vaatleja jaoks kahekordistunud. Ühtlase sirgjoonelise liikumise liikumisvõrrand Liikumise kirjeldamise analüütiline ja graafiline meetod Sõltuvusi saab väljendada analüütiliselt ja graafiliselt. Analüütilise meetodi korral kirjeldatakse sõltuvust matemaatiliste avaldiste abil. Graafiline meetod kasutab liikumise kirjeldamiseks – nagu nimigi ütleb – graafikuid. Graafikud ei võimalda küll liikumist iseloomustavaid suurusi neilt otse välja lugeda, kuid annavad sõltuvustest seevastu ülevaatlikuma pildi. Liikumisvõrrand
63. Lähtudes alljärgnevast joonisest, tuletage vedeliku voolamise pidevuse võrrand. 64. Formuleerige Bernoulli seadus ja nimetage võrrandis esinevad liidetavad. Mis on nende põhjuseks? Dünaamiline rõhk tekib vee liikumise ehk kineetilise energia tõttu, hüdrostaatiline voolava aine nurga all olemise ehk selle potentsiaalse energia tõttu ja staatiline on väline rõhk. 65. Kasutades alljärgnevat joonist, tuletage harmooniliselt võnkuva keha võrrand so. liikumisvõrrand ja perioodi arvutamise valem. k m F a l x 0 x Perioodi arvutamise valem: 2 T = 0 66
t S 2 R m axt 2 2 Kondensaatorid: = x = x 0 +v xt + (liikumisvõrrand) I = mR 2 (kera) V 2 5 q C = F = mg (raskusjõud) Ühtlaselt kiirenev liikumine: 1 U
31) Staatiline ja dünaamiline disbalanss 32) Dispalanssi põhiteoreem iga jäiga rootori disbalnss on teisendatav ekvivalentseks süsteemiks, mis koosneb kahest disbalansist, mis on kontsentreeritud kahele suvalisele pöörlemisteljega risti olevale tasandile ehk jäiga rootori saab balansseerida, lisades kaks massi kahele suvalisele pöörlemisteljega risti olevale tasandile 33) Pöörlevate disbalansside toereaktsionid 34) Vedru-massi liikumise võrrand liikumisvõrrand omavõnkesagedus 35) Pole võimalik vastata 36) Ühikhüpe graafiliselt 37) Ristküliksisend 38) Treppsisend 39) Ei viitsi praegu kirjutada 40) Laplace'i põhiomadus 41) Pean juurde kirjutama 42) Pean juurde kirjutama 43) . 44) . 45) . 46) 1. diferentsiaalvõrrand -> algebraline võrrand-> algebralise võrrandi lahend -> dif võrrandi lahend 47) . 48) . 49)
puutuja suunaline: Keskmine kiirus avaldub: nihke järgi: ; trajektoori järgi: Teepikkus arvutatakse üldjuhul integraalina: 17. Mis on liikumisvõrrand? Mis on liikumiste sõltumatuse printsiip? Ainepunkti asukoht on määratud kolme koordinaadiga ja punkti liikudes kujutavad need endast kolme ajast sõltuvat võr- randit. Need on üksteisest sõltumatud liikumisvõrrandid. Liikumiste sõltumatuse printsiipi kirjeldab valem: ( ) { ( )
annaabi.ee 
