Mehaaniline liikumine (0)

Tartu Kutsehariduskeskus
Ehitus ja puiduosakond
Evelin Tuvi
Mehaaniline liikumine
Referaat
Juhendaja : Dimitri Luppa

Tartu 2008
Sir Isaac Newton
(4. jaanuar 1643 (Juliuse kalendri järgi 25. detsember 1642) Woolstrophe, Lincolnshire – 31. märts (20. märts) 1727 Kensington) oli inglise füüsik, matemaatik , astronoom, teoloog ja alkeemik. Tollel ajal, kui teoloogia , loodusteaduse ja filosoofia vahel puudusid selged piirid, nimetati teda filosoofiks.
Ta õppis 1661-65 Cambridge ’i ülikoolis ja oli 1669 -1701 selle ülikooli professoriks.
Oli alates aastast 1672 Londoni Kuningliku Seltsi liige.
Newton töötas välja mehaaanika üldised seadused, formuleeris ülemaailmse gravitatsiooniseaduse, tegi tähtsaid avastusi optikas ning pani aluse diferentsiaal- ja integraalarvutusle.
Tema peamised tööd ilmusid tema teostes “Loodusfilosoofia matemaatilised alused” (1687) ja “ Optika ” (1704).
Mehaanika põhiseaduse
Tema formuleeritud mehaanika põhiseadused said tänapäeva füüsika nurgakiviks:
Newtoni 1. seadus: Iga keha seisab paigal või liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt seni, kuni temale rakendatud jõud seda olekut ei muuda. Ühtlaselt sirgjoonelist liikumist mõjutavad hõõrdumine ja gravitatsioonijõud.
Newtoni 2. seadus: Keha kiirendus on võrdeline kehale mõjuva jõuga ja pöördvõrdeline keha massiga.
Newtoni 3. seadus: Kaks keha mõjuvad teineteistele võrdvastupidise jõuga. Kui kehale mõjub jõud, siis kuskil peab tingimata leiduma mingi teine keha, millele mõjub samasugune , kuid vastupidine jõud.
F = − F
Legendi järgi, olevat Newton istunud õunapuu all, kui talle äkki õun pähe kukkus. See ajendas teda mõtlema, et miks asjad kukuvad alati alla, mitte ülesse. Nendele küsimustele vastuseid otsides, jõudis ta järeldusele, et Maal peab olema mingi külgetõmbejõud ja nimetas selle jõu - raskusjõuks.
Newton kasutas oma mehaanika seadusi ja gravitatsiooniseadust taevakehade liikumise kirjeldamisel. Ta rajas taevamehaanika alused. Tõestas Kepleri poolt avastatud seaduspärasused ja täpsustas neid.
Liikumine ehk mehaaniline liikumine ehk mehhaaniline liikumine on füüsikas (mehhaanikas) kehade või osakeste ümberpaiknemine ehk nihkumine ruumis ehk asukohavahetus ehk asukoha muutumine ajas (aja jooksul) teatava (üldjuhul muutuva) kiirusega ja liikumise trajektoori järgi.
Masspunkti liikumine piirdub asukoha muutumisega. Jäiga keha või kehade süsteemi puhul lisandub massikeskme asukoha muutumisele ( kulgliikumine ) keha või kehade osade vastastikuse asendi muutus (pöördliikumine).
Liikumine võib olla ka keha mõõtmete ja kuju muutumine.
Liikumise suhtelisus
Pikemalt artiklis Liikumise suhtelisus
Tänapäeva füüsikas võetakse asukoha mõõtmisel aluseks kindel vaatleja kindlas taustsüsteemis (koordinaadistikus koos kellaga aja mõõtmiseks) ning liikumist vaadeldakse ainult sääraselt fikseeritud taustsüsteemi suhtes. Sellega järgitakse relatiivsusprintsiipi, millest tuleneb, et ei ole olemas absoluutset liikumist. Et absoluutselt liikumatut taustsüsteemi ei ole olemas, siis on iga mehaaniline liikumine suhteline.
Taustsüsteemi on võimalik fikseerida lähtudes taustkehadest, mille suhtes liikumist vaadeldakse.
Taustsüsteemi valikust sõltub ka see, kas tegemist on liikumise või paigalseisuga. Paigalseisu vaadeldakse füüsikas liikumise erijuhuna.
Liikumise kiirus
Pikemalt artiklis Kiirus
Kiiruse absoluutväärtuse mõõtühik SI-süsteemis on meeter sekundis. Kiirust mõõdetakse ning liikumist iseloomustatakse osalt selle kaudu, kui suur (SI-süsteemis meetrites mõõdetav) vahemaa läbitakse kindla (SI-süsteemis sekundites mõõdetava) ajavahemiku jooksul. Et liikumine võib toimuda eri suundades ning liikumise suund võib muutuda, siis on liikumise iseloomustamiseks tarvis teada ka liikumise suunda. Sellepärast on kiirus mehhaanikas vektoriaalne suurus, mis on iseloomustatav kolme koordinaadiga. Sirgjoonelise liikumise puhul võib piirduda ühe koordinaadiga, nagu tegemist oleks skalaariga. Et liikumise kiirus üldjuhul muutub, siis iseloomustatakse seda kas keskmise kiiruse või hetkkiiruse kaudu.
Kiirust iseloomustatakse kiirusvektoriga, mis ristkoordinaadistikus lahutub kolmeks komponendiks.
Keha liikumine ja materiaalse punkti liikumine
Pikemalt artiklis Punktmass
Igal kehal on mõõtmed: keha eri osad paiknevad eri kohtades ruumis. Seetõttu liiguvad keha liikumisel selle eri osad üldjuhul erinevalt. Seda tuleb keha liikumise kirjeldamisel arvestada.
Paljudes mehhaanika ülesannetes võib keha eri osade asukoha erinevuse arvestamata jätta. Kui keha mõõtmed on väikesed võrreldes kaugusega teistest kehadest, võib keha liikumist vaadelda nii, nagu liiguks üksainus punkt (materiaalne punkt). Niiviisi tehakse näiteks siis, kui uuritakse planeetide liikumist ümber Päikese.
Kui keha kõik osad liiguvad ühtemoodi (igal hetkel on kõigil keha osadel ühesugune kiirus), siis sellist liikumist nimetatakse kulgliikumiseks. Ka kulgliikumise puhul võib keha liikumist vaadelda materiaalse punkti liikumisena, sest liikumise iseloom ei olene sellest, keha millise osa liikumist vaadeldakse.
Matemaatiline kirjeldus
Liikumist on hõlbus määratleda funktsiooni abil, mis kirjeldab keha asukoha sõltuvust ajast.
Selleks vaadeldakse koordinaatide alguspunktist keha asukohta viiva kohavektori sõltuvust ajas. Seda sõltuvust võib ka kirjeldada kolme erineva funktsiooni abil, mis näitavad keha asukoha kolme koordinaadi x = x(t), y = y(t), z = z(t) sõltuvust ajast.
Selle vektorfunktsiooni (või selle mõne ristprojektsiooni) esimene tuletis aja järgi on hetkkiirus , teine tuletis aja järgi on hetkkiirendus . Kui kiirusvektor ei muutu, siis on tegemist ühtlase sirgjoonelise liikumisega. Ühtlase sirgjoonelise liikumise kiirendus on null. Kui kiirusvektor aja jooksul muutub, siis on tegemist kiirendusega liikumisega. Kiirendusega liikumise puhul on kiirendus nullist erinev. Kiirendusega liikumise näited on vaba langemine ja ühtlane või ebaühtlane ringliikumine.
Liikumise trajektoor
Materiaalse punktina vaadeldava keha asukohad liikumisel moodustavad joone, mida nimetatakse keha trajektooriks.
Sirg - ja kõverjooneline liikumine
Punktmassi sirgjoonelisel liikumisel võivad muutuda kiirusvektori moodul ja suund, kuna siht jääb samaks. Kõverjoonelisel liikumisel võib muutuda ka kiirusvektori siht.
Kulg- ja pöördliikumine Jäiga keha niisugust mehaanilist liikumist, mille puhul keha kõigi punktide trajektoorid on paralleelsed ja kujult ühesugused, nimetatakse kulgliikumiseks ehk translatoorseks liikumiseks.
Kui keha kõik punktid liiguvad mööda ringjooni, mille keskpunktid asetsevad ühel ja samal liikumatul sirgel, siis on tegemist mehaanilise liikumisega, mida nimetatakse liikumist pöördliikumiseks ehk rotatoorseks liikumiseks.
Üldjuhul koosneb jäiga keha mehaanLiikumise põhjused
Liikumise iseloomu muutumise põhjustena vaadeldakse füüsikas jõude. Liikumise põhjustega tegelev mehhaanika haru on dünaamika. Kinemaatika uurib liikumist põhjustele tähelepanu pööramata. iline liikumine kulg- ja pöördliikumisest.
Gravitatsioon
Kasutatud allikad :
http://et.wikipedia.org/wiki/Mehaaniline_liikumine
http://et.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton
Pildid: Google
7