NEWTONI I SEADUS Liikumisseadused (Newton'i seadused) · Newtoni I seadus Vastastikmõju puudumisel või vastastikmõjude kompenseerumisel on keha kas paigal või liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt. Taustsüsteemid: · inertsiaalsed Newtoni I seadus kehtib täpselt, tavaliselt on ligikaudu inertsiaalsed · mitteinertsiaalsed kehad muudavad oma liikumise olekut, ilma et neile nähtavat jõudu mõjuks (nt: maakera) Kõik taustsüsteemid, mis liiguvad inertsiaalse taustsüsteemi suhtes ühtlaselt ja sirgjooneliselt on samuti inertsiaalsed taustsüsteemid. · inertsiaalsetes taustsüsteemides kehtivad füüsikaseadused ühteviisi · ühegi füüsikakatsega ei saa kindlaks teha, kas taustsüsteem on paigal või liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt
(Põhjendada) ak2=an2+at2 Kasutama peab pythagorase teoreemi, me ei saa vektoreid lihtsalt kokku liita, sest tegu on skalaaridega. 16. Keha pöörleb konstantse nurkkiirusega ω. Kuidas on suunatud keha punktile mõjuv kesktõmbejõud ja kuidas see on soetud keha punkti joonkiirusega? Keha kiirendus ja talle mõjuv jõud on suunatud ringjoone tsentri poole. Fk= anm 17. Miks ja millistes taustsüstemised tuleb kasutada inertsijõudu? Taustsüsteemid jagatakse kaheks: inertsiaalsed ja mitteinertsiaalsed. Enamik looduses esinevatest taustsüsteemidest on mitteinertsiaalsed. 18. Mida iseloomustavad kesktõmbejõud ja tsentrifugaaljõud? Kesktõmbejõud ehk tsentripetaaljõud on ringliikumises olevale kehale mõjuv jõud, mis on suunatud tiirlemise keskpunkti poole Tsentrifugaaljõud ehk kesktõukejõud on üks inertsijõududest, see tähendab, et tegu on vaid inertsist tuleneva nähtusega, mitte ringliikumise põhjusega. See tekib punktmassi või keha kõverjoonelisel liikumisel ja
Ja nad paiknegu nii, et teljed x ja x´ ühtiksid, y ja y´ ning z ja z´ oleksid paralleelsed. Kui hakata aega lugema hetkest mil mõlema süsteemi koordinaattelgede alguspunktid ühtisid, siis x=x´+ v0t. Ning y=y´ ja z=z´, ka aeg kulgeb mõlemas süsteemis ühte moodi siis ka t=t´. x=x´+ v0t y=y´ z=z´ t=t´ Galilei relatiivsusprintsiip- mehaanika seisukohalt on kõik inertsaalsed taustsüsteemid täiesti võrdväärsed. 9. Mitteinertsiaalsed taustsüsteemid. Sellised taustsüsteemid, kus ei kehti Newtoni seadused. Inertsijõud- jõud, mis on võrdeline keha massi ning inertsiaalse ja mitteinertsiaalse taustsüsteemi suhtes võetud kiirenduste vahe vastandmärgilise korrutisega: Fin=-m(w-w´)=-ma 10. Puntmassi ja süsteemi impulsi muutumise kiirus. 11. Impulsi jäävuse seadus. Ainepunktide isoleeritud süsteemi impulss on jääv. 12
8. Galilei teisendused ja relatiivsusprintsiip. Esimene ja viimane võrrand süsteemis kehivad vais juhul, kui v0 on väike, võrreldes valguse kiirusega vaakumis c. Väide, et kõik mehhaanikanähtused kulgevad erinevates inertsiaalsetes taustsüsteemides ühtemoodi, mistõttu mehaanikakatsete abil pole võimalik kindlaks teha, kas antud taustsüsteem on paigal või liigub ühtlaselt ja sirgjooneliselt, kannab Galilei relatiivsusprintsiibi nimetust. 9. Mitteinertsiaalsed taustsüsteemid. Inertsijõu mõiste. Taustsüsteemi, milles Newtoni esimene seadus ei kehti nimetataks mitteinertsiaalseks. Inertsijõud on fiktiivne jõud, mis tuleb klassikalises mehaanikas sisse tuua selleks, et kirjeldada keha liikumist Newtoni II seaduse järgi ka mitteinertsiaalses taustsüsteemis. Sellisteks jõududeks on näiteks tsentrifugaaljõud ja Coriolisi jõud. Inertsijõud on mitteinertsiaalsetes (kiirendusega liikuvates) süsteemides kehadele mõjuvad
· aja nihe, kus nihutatakse ajatelje nullpunkti; · ruumi pööre, kus pööratakse kõiki koordinaattelgi mõne telje ümber; · ruumi peegeldus, kus peegeldatakse kõiki koordinaate mõne tasandi suhtes; · kiiruse nihe, mis seovad vaatluseid teineteise suhtes ühtlaselt ja sirgjooneliselt liikuvas inertisaalses taustsüsteemis. Galilei relatiivsusprintsiibi kohaselt on kõik inertsiaalsed taustsüsteemid võrdväärsed. 9. Mitteinertsiaalsed taustsüsteemid. Inertsijõu mõiste. Mitteinertsiaalsete taustsüsteemide korral toimub liikumine mingisuguse taustsüsteemi suhtes kiirendusega (ei kehti Newtoni I seadus). Mitteinertisaalses taustsüsteemis nim. selle kiirendusest tingitud jõudu inertsijõuks, . 10. Punktmassi ja süsteemi impulsi muutumise kiirus. Punktmassi impulsi muutumise kiirus on võrdne punktmassile mõjuva jõuga, .
y’=y z’=z t’=t ⃗’= ⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ N II: ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ⃗⃗ ( ⃗⃗) , jääb muutumatult kehtima, sest suhteline kiirus on mõlemas sama. Galilei relatiivsusprintsiip – üleminekul ühest inertsiaalsüsteemist teise mehaanika seadused ei muutu. Kuna süsteemid on inertsiaalsed, sisi ka Newtoni I seadus kehtib mõlemas. 9. Mitteinertsiaalsed taustsüteemid. Need, mis liiguvad kiirendusega. Saame kiirendada samamodi nagu intersiaalsüsteemis, kui toome sisse inertsjõud. Joonis(-a, Fi=-ma),tsenrifugaaljõud – mw(ruut)/r. Coriolise’i jõud - Maa peal liikumise hetkel sirgjooneliselt kiirenduseta liikuvate objektide trajektoorid on kõverjooned, kui nad kanda kaardile. Liikuv objekt hälbib põhjapoolkeral paremale ja lõunapoolkeral vasakule. Piki ekvaatorit liikuvaile objektidele Coriolisi efekt mõju ei avalda.
Kokkuleppeliselt võetakse paigalolev süsteem, x teljed langevad kokku Punktmassi y ja z koordinaadid on paralleelsed, x koordinaadid erinevad. x’=x-v0t ⃗r ’= ⃗r −⃗v t y’=y z’=z t’=t Galilei relatiivsusprintsiip – üleminekul ühest inertsiaalsüsteemist teise mehaanika seadused ei muutu. Kuna süsteemid on inertsiaalsed, siis ka Newtoni I seadus kehtib mõlemas. 9. Mitteinertsiaalsed taustsüteemid liiguvad kiirendusega ning Newtoni I seadus ei kehti. Saame kirjeldada süsteemi nagu intersiaalsüsteemi, kui ⃗a ⃗ F ⃗a toome sisse inertsjõud( i=-m ). Tsentrifugaaljõuks on tsentrist välja suunatud jõud. F=mv 2/r, r-raadius Coriolise’i jõud - Maa peal liikumise hetkel sirgjooneliselt kiirenduseta
Süsteemi impulss võrdub kõigi süsteemiosade impulsside summaga P=∑ mi ⃗ ⃗ vi (kg*m/s) Impulsi jäävuse seadus- kui piirata süsteemi teda isoleerides välisjõududest, siis süsteemi kuuluvate impulsside summa ei muutu ajas. Kehtib sõltumatuna energia jäävuse seadusest. d⃗ vi d ∑ mi = ∑ mi ⃗ dt dt v i=0 , siis ∑ mi ⃗ v i=const 8, Mitteinertsiaalsed taustsüteemid liiguvad kiirendusega ning Newtoni I seadus ei kehti. Saame kirjeldada süsteemi nagu intersiaalsüsteemi, kui toome ⃗ F ⃗⃗a a sisse inertsjõud( i=-m ). Tsentrifugaaljõuks on tsentrist välja suunatud jõud. F=mv 2/r, r-raadius Coriolise’i jõud - Maa peal liikumise hetkel sirgjooneliselt kiirenduseta liikuvate
, mille keskpunkt ühtib Päikesega ning mille teljed on suunatud vastavalt valitud tähtedele) on inertsiaalne. Seega, iga süst., mis liigub heliotsentrilise taussüst suhtes ühtlaselt ja sirgjooneliselt, on inertsiaalne. Maa liikumine Päikese ja tähtede suhtes on kiirendusega liikumine (ringliikumine) ei ole inertsiaalne (kuigi vahel võib nii vaadelda, sest kiirendus on väga väike). *On olemas ka teissuguseid taustsüsteeme, kus see seadus ei kehti mitteinertsiaalsed taustsüst-d (keha kiirus muutub ilma, et teda mõjutaks mingi teine keha näit kui buss hakkab järsku liikuma, siis inimeste kiirus bussis muutub....ninali maha). *Seadus korrigeerib inimese sünnipäraseid arusaamu liikumisest ja vastasmõjust J II seadus: Keha liigub kiirendusega, mis on võrdeline kehale mõjuva jõuga ja pöördvõrdeline keha massiga. Teine seadus, samuti kui esimene seadus, kehtib ainult inertsiaalsetes taustsüsteemides. a = F/m (m/s 2)
Inertsiaalses taustsüsteemis kehtib kehade liikumisel Newtoni II seadus kujul r r Fk = ma . Siit järeldub tõepoolest, et kui kehale jõudusid ei mõju (tegemist on vaba kehaga) või on kehale mõjuv kogujõud võrdne nulliga, on ka keha kiirendus võrdne nulliga ja keha liigub ühtlaselt ning sirgjooneliselt (erijuhul võib olla ka paigal). Inertsiaalsed taustsüteemid ei ole aga ainukesed. Lisaks inertsiaalsetele taustsüsteemidele on olemas mitteinertsiaalsed taustsüsteemid. Need on taustsüsteemid, mis liiguvad mistahes inrtsiaalsüsteemi suhtes kiirendusega. Sirget teed mööda ühtlase kiirusega liikuvat autobussi võime lugeda inertsiaalsüsteemiks. Kui aga autobuss väljub peatusest, siis ta teatud teelõigil liigub kiirendusega ja sel juhul on autobussiga seotud taustsüsteem juba mitteinrtsiaalne. Sama on pidurdamise ajal peatusesse jõudmisel. Mitteinertsiaalses taustsüsteemis Newtoni seadus ülaltoodud kujul ei kehti, sest
lange keha Maa peale. Kuid sellest kiirusest ei piisa keha väljaviimiseks Maa külgetõmbe mõjusfäärist, et Maa külgetõmme ei mängiks enam olu-list osa. Selleks on vaja v2 e. teist kosmilist kiirust. Selle leidmiseks on vaja arvutada töö, mille peab sooritama Maa külgetõmbejõudude vastu keha, mis eemaldub maapinnalt lõpmata kaugele. Arvutame töö, mis tehakse keha liikumisel mööda Maa tsentrit läbivat sirget. Elementaartöö teelõigul dr on: dA = f dr = mMM/r2 * dr. §28. Mitteinertsiaalsed taustsüs., inertsjõud, tsentrifugaaljõud. Newtoni seadused kehtivad ainult inertsiaalsetes taustsüs. Keha kii-rendus w on ühesugune kõikide inest.süs. suhtes. Kuna iga mittein. süs. liigub inert.-te suhtes mingi kiirendusega siis on keha kiirendus mitteinert. süs. w´ erinev kiirendusest w. Täh. keha kiirenduste vahe inertsiaalses ja mittein. süs. a: w-w´=a. Kui mittein. süs. on kulgliiku-mises inertsiaalse suhtes, langeb a kokku mittein. süs. kiirendusega
annaabi.ee 
