Mehaaniline töö (0)

Mehaaniliseks tööks nimetatakse keha nihke ja seda põhjustanud jõu korrutist. A=Fs, ühik 1 J (džaul) 1 J=1N*1m. Tõstes 102g 1m kõrgusele teeme umbes 1 J tööd. Kui keha ei liigu täpselt jõu suunas, tuleb jõud lahutada kaheks komponendiks (mõttelisteks osadeks ). Tööd teeb liikumissuunaline komponent F1, järelikult A=F1s. Kuna F1 ei saa mõõtta, teeme asenduse F1=Fcos ning A=Fs*cos See ongi töö üldvalem. Töö tegijaks on kõik kehad. Kui keha ei oma tähtsust, siis töö tegijaks on F. Et tõsta massi m kõrgusele h, tuleb rakendada selle raskusjõuga võrdne jõud F(algul veidi suurem, lõpul väiksem). Seega A=Fh=|Frh|=mgh
Võimsus nim. ajaühikus tööd. N= A/t, ühik 1W=1J/1s, 100W=100J/1s. Kuna A=Fs, siis N=Fv seega võimsus on kiiruse ja jõu korrutis. Vanad võimsuse ühikud: 1hj (hobujõud Ida-Euroopas =735W); 1HP(Anglo-Ameerika hobujõud=745W). Mehaaniline energia tähendab maksimaalset tööd, mida keha antud tingimustes võib teha (kuid pole veel teinud). Tähis E, ühik 1J. Liigid: 1)kineetiline energia, omavad kõik liikuvad kehad 2)potentsiaalne energia, seda omavad ülestõstetud kehad, deformeerunud kehad (kokku surutud õhk, pingule tõmmatud vedru) ja kõik teised kehad, mis võivad teha tööd mingi muu vastasmõju tõttu. Energia jäävuse seadus mehaanikas: Energia ei teki ega kao, vaid muundub ühest liigist teise või kandub ühelt kehalt teisele. Suletud konservatiivse süsteemi mehaaniline energia on jääv ehk süsteemi mehaaniline energia on jääv kui selles pole hõõrdumist. Tegelikult on hõõrdumiseta süsteeme võimatu leida. Hõõrdejõudude mõjul muundub mehaaniline energia soojuseks. Energia jäävuse seadust saab kasutada näiteks elastsetel põrgetel. Tähtsamad perioodilised (korduvad) liikumised: 1)ring(jooneline) 2)võnkumisel 3)lained. | Kõverjooneliselt liigub keha ainlt kesktõmbejõu mõju s.o. kõveruse keskpunkti poole suunatud jõud, mis on liikumissuunaga, tööd ei tee, kiirust ei uuenda ega vähenda, muudab ainule liikumissuunda. Kesktõmbejõud ei ole uus jõuliik, selleks võib olla iga jõuliik. 1)gravitatsioonijõud, kuule , tehiskaaslastele maal 2)hõõrdejõud(kurvides sõitvale sõidukile) 3)elastsusjõud(hoorattale, käijale). Kaldkurvides on kesktõmbejõuks hõõrdejõu ja teepinna elastsusjõu summa vektorsumma. Kesktõmbekiirendus a näitab, kui kiiresti kiiruse suund muutub. a ei põhjusta kiiruse suurenemist ega vähenemist vaid näitab suuna muutumise kiirust. Perioodiks T nim ühe ringi läbimise aega, ühik 1s. Sageduseks f nim ajaühikus läbitud ringide või pöörete arvu, ühik SI-süsteemis 1p/s ehk 1s , tehnikas p/min. Sagedus ja periood on pöördvõrelised.. Kiirus v on alati kõverjooneline puutuja suunaline ning näitab ajaühikus läbitud tee (kaare) pikkust. Nurkkiirus (oomega) näitab kui suure nurga läbib raadius ajaühikus. Nurga mõõtühik on SI-süsteemis: 1rad( radiaan ). See on raadiuse pikkune kaar või selle vastav nurk. Üks täisring=2 rad=6,28rad.
Mehaanilised võnkumised on perioodilised (korduvad) liikumised tasakaaluasendist ühele ja teisele poole. Liigid: a) tekkepõhjuste järgi 1) vaba võnkumised-toimuvad välismõjuta NT. kitarrikeel, keha viiakse tasakaaluasendist välja, edasine võnkumine toimub süsteemiseoste jõudude puhul. Vabavõnkumised tekivad, kui kehale mõjub tasakaalu asendi poolt suunatud jõud ja hõõrdumine ei tohi olla liiga suur. 2)sulgvõnkumised toimuvad perioodiliselt muutuva välisjõu mõjul(palli põrgatamine) b)liikumise iseloomu järgi: 1) harmoonilised on kõige sujuvamad võnkumised. 2) mitteharmooniline. Võnkeperiood T on üheks võnkeks kuluv aeg . võnkesagedus f on võngete arv ajaühikus. Hälve x on võnkuva keha kaugus tasakaaluasendist. Ringsagedus on ajaühikus läbitud radiaanide arv. Amplituud xo on suurim hälve. Mehaanilise lainete allikaks on võnkuvad kehad. Keha ümbritsevad osakesed (molekulid) hakkavad võnkumist teatud hilinemisel kordama ja nii tekivad lained. Tekkimine: elastse keskkonna osakesed hakkavad laineallika võnkumist kordama, kuid seda suurema hilinemisega, mida kaugemal osake laineallikast asub. Liigid: ristlained (nt veepinna virvendus), pikilained (õhus levivad helilained ). Levib: energia, keskkonna kuju, informatsioon. Laine levimiskiiruse valem: selle aja jooksul, kui laineallikas teeb ühe võnke, levib lainetus ühe lainepikkus võrra edasi. Kuid 1/T=f, siis v= f. Kuna antud keskkond v on muutumatu, siis sageduse suurenedes laine pikkus väheneb ja vastupidi. Helilained on mehaanilised lained, mis tekitavad heliaistinguid. Inimene kuuleb lained sagedusel 20-20000Hz. Alla 20Hz on infrahelid ja üle 20000Hz on ultrahelid. Kuuldavate helide põhiomadused: 1)heli kõrgus-oleneb a) võnkesagedus b) liikumisest : lähenedes heli kõrgeneb, kaugenedes langeb Dopleri efekt. 2)Heli valjus -oleneb a) heliallika võimsusest b)heli allika kaugusest c) keskkonnast d) kuulajast. Mõõt ühik dB, norm 40-50 dB.3) Heli tämber-sõltub ülemtoonide hulgast ja tugevusvahekorrast. Ülemtoonid tekivad heliallika osa de võnkumisest ja on põhitooni sagedusest 2,3,4... korda suurema sagedusega.
Resonants tähendab keha võnkeamplituudi suurenemist, mis tekib välismõju muutumissageduse kokku langemisel keha oma võnkesagedusega. Liigid: mehaaniline, akustiline, elektriline, tuumaresonants jne. Resonants on sageli ohtlik, võivad puruneda masina osad, ehituse konstruktsioonid . Kasutatakse ära muusikas, sageduse mõõtmisel. Lainete levimisel esinevad nähtused: 1)Peegeldumine – peegeldumisnurk on võrdne langemisnurgad . 2) Murdumine -levimissuuna muutumine ühest keskkonnast teise üleminekul. Põhjus on kiiruste erinevus. 3)Interferents-energia ümber jaotumine , lainete liitumisel. Kui kohtuvad harjad ja põhjad, võnkumine sumbub . Kui kohtuvad lainete harjad või põhjad, võnkumine tugevneb. 4)Difratsioon-kõrvale kaldumine sirgjoonelise levimise teel. Esineb väikeste avade ja tõkete juures, mis muutuvad uute sekundaarlainete allikaks.