(sinusoidaalselt) 5. Vabavõnkumine on sumbvõnkumine võnke amplituud aja jooksul väheneb. Hõõrdumise kiirus väheneb. 6. Hälve on võnkuva keha kaugus tasakaaluasendist. Tähis : x Ühik : meeter 7. Võnkeamplituud on suurim kaugus tasakaaluasendist. Tähis x0 Ühkik : meeter 8. Võnkeperiood ühe täisvõnke kestvus. Tähis : T Ühik : s Valem T=t/n 9. Võnkesagedus on sekundis tehtud täisvõngete arv. Tähis : f Ühik : Hz 10. Resonants on nähtus kus keha võnke amplituut järsult suureneb kui välise jõu mõjumise sagedus saab võrdseks keha omavõnkesagedusega. 11. Laine on võnkumise edasikandumine keskkonnas. 12. Kui üks osake panna võnkuma siis see tõmbab kaasa ka naaberosakesi. Sest osakeste vahel mõjuvad tõmbejõud Iga järgmine osake hakkab võnkuma veidi hiljem. Inertsi tõttu. 13. Pikilained on lained, kus võnkumine toimbub piki levimissihti. (heli) 14
Mehaaniline võnkumine on liikumine võrdsete ajavahemike järel mööda sama teed edasi- tagasi. Vabavõnkumine toimub süsteemi siseste jõudude mõjul, pärast keha välja viimist tasakaaluasendist(pendlid) Sundvõnkumine toimub väliste jõudude mõjul Harmooniliseks võnkumise korral hälve sõltub ajast sinusfunktsiooni järgi. Sumbuvad võnkumised on siis kui võnke amplituud ajajooksul väheneb hõõrdumise tõttu,kiirus väheneb. hälve on võnkuva keha kangus tasakaaluasendis. X ühik m Võnkeamplituud on suurim kaugus tasakaaluasendis.- x0 ühik m Võnkesagedus on ajaühikus sooritatavate täisvõngete arv. f Hz' Resonants on keha võnke amplituudi järsk suurenemine, kui välise jõu mõjumise sagedus saab = keha oma võnkesagedusega Laineteks nimetatakse võnkumiste edasikandumist keskkonnas Lainete tekkimise 2 põhjust: kui 1 osake panna võnkuma siis see tõmbab kaasa ka naaber osakesi ,sest osakeste vahel mõjuvad tõmbejõud. Iga järgmine osake hakkab võnkuma veidi
Pöörlemine-asub ringjoonekeskpuntki seespool keha. Nt- autoratas. Tiirlemine-asub ringjoonekeskpunkti väljaspool keha. Nt-maakera tiirleb ümber päikee. Periood-ajavahemik,mille jooksul läbitakse üks täisring. T=t/N Sagedus-ajaühikus tehtavate täisringide arv. F=N/t Nurkkiirus-võrdne ajaühikus läbitud pöördenurgaga. w=fii(pöördenurk 6,28rad)/t. Joonkiirus-läbitud kaarepikkus ajaühiku kohta. v=fii*4 Kesktõmbekiirendus-suuna muutusest tingitud kiirendus. a=V2/r võnkumiste liigid-vabad võnkumised(sisejõudude mõjul(pendel)/ sundvõnkumine-välisjõudude (õmblusmasina nõela). sumbuvad- ja sundvõnkumised-sumbuv(võnkumine väheneb,peatud)/sumbumatu(kestab pikalt) võnkeamplituud-suurim kaugus tasakaalu asendist harmooniline võnkumine-kirjeldatakse siinus funktsiooni abil. matemaatiline ja vedrupendel- Mate-venimatu kaaluta niidi otsa riputatud punktmass. Vedru- absoluutselt elastse vedru otsa riputatud punktmass. resonants-nähtus,kus välise mõju sageduse kokkula
2 T0 = , 0 saame vedrupendli võnkeperioodiks dissipatiivsete jõudude puudumisel m T0 = 2 , (7.24) k kus k on vedru jäikus ja m pendli koormuse mass. Periood on seda pikem, mida inertsem on pendel, s.t. mida suurem on koormuse mass, ning seda lühem, mida jäigem on vedru. 7.2a Matemaatiline pendel Matemaatiliseks pendliks nimetatakse niisugust pendlit, mis koosneb kaalutu niidi otsa riputatud punktmassist. Reaalsele võime matemaatilise pendlina käsitleda sellist pendlit, mille niidi pikkus on väga palju suurem koormuse mõõtmetest ja koormuse mass väga palju suurem niidi massist (vt joonis järgmisel leheküljel). Olgu pendli pikkus l ja koormuse mass m. Koormusele mõjuv raskusjõud mg on
12. Jõumoment jõu ja jõu õla korrutis. 13.Impulsimoment impulsi ja tema kõverusraadiuse koorutist. 14.Võnkumine üks osa perjoodiliselt korduvatest liikumistest. 15.Vabavõnkumine kui võnkumine toimub süsteemisiseste jõudude mõjul. 16.Sundvõnkumine kui võnkumine toimub mingi välise perjoodilise jõu mõjul. 17. Hälve - võnkuva keha kaugus tasakaaluasendist. 18. Võnke amplituut suurim kaugus tasakaalu asendist ehk suurim hälve. 19. Resonants võnkeamplituudi järsku kasvamist perioodilise välismõju sageduse kokkulangemisel süsteemi vabavõnkumise sagedusega nimetatakse resonantsiks. 20. Harmooniline võnkumine kõik samasugused võnkumised, mida saab kirjeldada siinusfunktsiooni abl. 21. Faas see nurk millest võnkumise võrandis võetakse siinus. 22. Ring ehk nurksagedus võnkesagetusega määratud suurus =2f 23. Laine front piir, kuhu veepinna häiritus esimese laine näol jõudnud on. 24
( Hz) Võnkesüsteemiks- kehade grupp, mille võnkumist me uurime. Võnkumist võib põhjustada: elastsusjõud ja raskusjõud. Vedrupendel: sellist asendit nim tasakaaluasendiks. Matemaatiline pendel- nim kaaluta ja absoluutselt venimata niidi otsa riputatud ainepunkt. Kui pendlikeha mõõtmed on niidi pikkusest palju kordi väiksemad ja niidi mass koormise massiga nii võike , et neid võib arvestamata jätta ss nim Matemaatiliseks pendliks. Füüsikaline pendel kujutab endast suvalist keha, mis võib võnkuda mingi raskuskedet mitte läbiva telje ümber . Kõik looduses eksisteerivad võnkuvad kehad on füüsikalised pendlid. Sisejõud- süsteemi kehade vahel mõjuvaid jõude Vabavõnkumine- nim sisejõudude mõjul toimuvat võnkumist. Välisjõududeks- nim jõude, millega süsteemi mittekuuluvad kehad mõjuvad süsteemi kehadele. Newtoni 3 seadust:
Füüsika Tiirlemine ringjoonieline liikumine mis toimub ümber punkti mis paikneb kehast väljaspool Pöörlemine - ringjooneline liikumine mis toimub ümber punkti mis paikneb keha sees Amplituud max kaugus tasakaaluasendist Tasakaaluasend - asend kus võnkuv keha ei liigu Võnkumine liikumisviis kus keha läbib perioodiliselt ühtesid ja samu asukohti Sunnitud võnkumine võnkumine mida põhjustab perioodiliselt mõjuv välisjõud Vaba Võnkumine - võnkumine mis toimub ilma välise jõu mõjuta Hälve kõrvalekalle tasakaaluasendist Laine ruumis leviv võnkumine Lainefront piir kuhu veepinna häiritus esimese laine näol jõudnud on Ringjooneline liikumine kui keha punktid tiirlevad mööda peaaegu ühesuguseid ringjoone kujulisi trajektoore Täisvõnge võnkuve kehaliikumine ühest amplituud asendist teise ja tagasi Periood täisvõnkeks kuluv aeg Lainepikkus kaugus kahe punkti vahel mis võnguvad samas taktis(m) Nurkkiirus on pöördenurga ja sel
Absoluutselt elastne põrge on selline, mille käigus kehade summaarne kineetiline energia ei muutu: kogu kineetiline energia muutub deformatsiooni potentsiaalseks energiaks ja see omakorda muutub täielikult kineetiliseks energiaks. Pärast põrget kehad eemalduvad teineteisest. Absoluutselt mitteelastne põrge on selline, mille käigus osa summaarsest kineetilisest energiast muutub kehade siseenergiaks. Pärast põrget jäävad kehad paigale või liiguvad koos edasi. Aeg: ajahetke tähistab nn. jooksev aeg (kunas?), tähis t , ühik 1s; kestust tähistab ajavahemik (kui kaua), tähis t, ühik 1 s. Aineid jaotatakse vabade laengukandjate kontsentratsiooni järgi kolmeks: juhid, dielektrikud (isolaatorid) ja pooljuhid. Juhtides on vabade laengukandjate kontsentratsioon väga suur. Näiteks 1 cm3 metalli sisaldab ca 1022 ...1023 vaba elektroni. Seetõttu on metallid head elektrijuhid. Dielektrikutes ehk isolaatorites on vabu laengukandjaid väga vähe, 1 cm3 ca 106 .... 1015 . Pooljuhti
Võnkumised ja lained 1. Võnkumine - Perioodiline edasi-tagasi liikumine Võnkesüsteem Vastastikmõjus olevatest kehadest koosnev süsteem Tiirlemine Ringjooneline liikumine Pöörlemine Keha erinevad punktid tiirlevad sama keskpunkti ümber erinevate raadiustega ringjooni Harmooniline võnkumine Võnkumised, mida kirjeldavad siinus- või koosiinusfunktsioon Pendel Võnkuva süsteemi füüsikaline mudel Matemaatiline pendel Venimatu, kaalutu, niidi otsas rippuv punktmass Vedrupendel Absoluutselt elastne vedru otsa riputatud punktmass Füüsikaline pendel Suvalise kujuga jäik keha, mis saab rippuda ja võnkuda liikumatu punkti ümber Resonants Nähtus, kus välise mõju sagedus langeb kokku süsteemi vabavõnke sagedusega Laine Võnkumise edasikandumine ruumis
koosinusfunktsiooni abil. •Faas – siiniuse argumendiks olev suurus. φ = ѡ t Mõõtühik: radiaan(rad) •Ring- ehk nurksagedus – suurus ѡ , mille tiirlemise jaoks on nurkkiirus. •Võnkuv süsteem omab nii kineetilist kui ka potensiaalset energiat. •Võnkumise käigus toimub pidev energia muundumine. 3. Võnkumised looduses ja tehnikas •Pendel – võnkuva süsteemi füüsikaline mudel. •Matemaatiline pendel – venimatu kaalutu niidi otsa riputatud punktmass. Valem: •Vedrupendel – absoluutselt elastse vedru otsa riputatud punktmass. Valem: •Füüsikaline pendel – suvalise kujuga jäik keha, mis saab rippudes võnkuda liikumatu punkti ümber. Valem: •Resonants – nähtus, kus välise mõju sageduse kokkulangemisel süsteemi vabavõnkumise sagedusega suureneb võnkeamplituud. 4. Lained •Laine – võnkumiste edasikandumine ruumis. * Laine kannab edasi mitte ainet, vaid energiat.
Hälve – võnkuva keha kaugus tasakaaluasendist Võnkeamplituud – maksimaalne hälve ehk suurim kaugus tasakaaluasendist (X 0; meeter) 3.2 Harmooniline võnkumine Harmooniline võnkumine – selline võnkumine, mida saab kirjeldada siinus- või koosinusfunktsiooni abil Faas – suurus, mis on võrdne nurkkiiruse ja aja korrutisega x = x0*sinW*t (W – ring- ehk nurksagedus) 3.3 Võnkumised looduses ja tehnikas Pendel – võnkuva süsteemi füüsikaline mudel Matemaatiline pendel – venimatu kaalutu niidi otsa riputatud punktmass T=2*pi*√l/g Vedrupendel – absoluutselt elastne vedru otsa riputatud punktmass T=2*pi*√m/k Füüsikaline pendel – suvalise kujuga jäik keha, mis saab rippudes võnkuda liikumatu punkti ümber Resonants – nähtus, kus välise mõju sageduse kokkulangemisel süsteemi vabavõnkumise sagedusega suureneb võnkeamplituud märgatavalt 3.4 Lained Laine – võnkumiste edasikandumine ruumis
x=x 0∗sinωt *Nimetatakse faasiks (rad) – φ = ωt *Avaldatakse: 2π φ=ωt=2 πft= t T *Ring- ehk nurksagedus = ω *Võnkumise graafikut nimetatakse sinusoidiks *Võnkuv süsteem omab ni kineetilist kui ka potentsiaalset energiat Võnkumised looduses ja tehnikas Pendel – Võnkuva süsteemi füüsikaline mudel. Matemaatiline pendel – Venimatu kaalutu niidi otsa riputatud punktmass T =2 π √ l g Vedrupendel – absoluutselt elastse vedru otsa riputatud punktmass T =2 π √ m k Füüsikaline pendel – suvalise kujuga jäik keha, mis saab rippudes võnkuda liikumatu punkti ümber. T =2 π √ 2l 3g
386m/s. Helivaljust mõõdetakse detsibellides. Inimese valulävi on 130db. Muusikaline heli: Müra: Ülesanded: KORDAMINE KONTROLLTÖÖKS ,,Perioodilised liikumised". 1. Tiirlemine. 2. Pöörlemine.. 3. Raadiuse pöördenurk. 4. Radiaan. 5. Nurkkiirus. 6. Periood. 7. Sagedus. 8. Kesktõmbekiirendus. 9. Võnkumine. 10. Vabavõnkumise tingimused. 11. Sundvõnkumine. 12. Harmooniline võnkumine. 13. Hälve. 14. Amplituud. 15. Matemaatiline pendel. 16. Ristlaine. 17. Pikilaine. 18. Lainepikkus. 19. Laine levimiskiirus. 20. Lainete interferents. 21. Lainete difraktsioon. 22. Infraheli. 23. Ultraheli.
tundmatu võnkesageduse määramisel. 10. Mida nim. harmoonilisteks võnkumisteks, mis võrrand ? 10. Harmooniline võnkumine kõik samasugused võnkumise, mida saab kirjeldada siinuse abil. x=xo*sin*w*t. 11. Mida nim. laineks ? Millal tekib ? 11. Laine võnkumiste edasikandumine ruumis. Tekib ümbritseva häirimisel. *12. Mida nim. lainefrondiks ? 12. Lainefront piir, kuhu on veepinna häiritus esimese laine näol jõudnud. *13. Mille poolest erinevad ristlained ja pikilained ? 13. ristlaine võnkumine toimub levimissihiga risti. pikilained - võnkumine toimub piki levimissihti. 14. Milliste füüsikaliste suurustega lainet iseloomustatakse ? 14. võnkeamplituud, periood, sagedus, lainepikkus, levimiskiirus. *15. Mis on lainepikkus, joonis, tähis, ühik ? 15. Lainepikkus piki levimissihti mõõdetud vähimat vahekaugust kahe samas taktis võnkuva punkti vahel. joonis on boobs. lambda meeter. 16. Kuida arvutame laine levimise kiirust ? selgita
Võnkumine ja lained Võnkumine-nim liikumist, mis kordub ajas täpselt või ligikaudselt. Nt pendel, vedru. Hälve- kaugus tasakaaluasendist-x-meeter. Amplituut- maksimaalne hälve-xm-meeter. Võnkesagedus- näitab võngete arvu ajaühikus-f-võnget/sek või Hz. Võnkeperiood- ajavahemik ühe täisvõnke tegemiseks-T-sek. Seos võnkesageduse ja võnkeperioodi vahel: üksteise pöördväärtused. T=1/f, f=1/T. Võnkumise võrrand- x=xm'sin(2f't). Vabavõnkumine- võnkumine, kus keha tasakaaluasendist välja viimisel tekib jõud, mis tahab teda tasakaaluasendisse tagasi viia nt pendel, vedru.
1.Mis toimub võnkumisel.Too näide. Võnkumisel kordub perioodiliselt liikumine. Näiteks kellapendli liikumine. 2.Võnkumise liigid.Näide. Vabavõnkumine, harmooniline võnkumine ja sundvõnkumine 3.Mis on vabavõnkumine.Näide. Sisejõudude mõjul toimuv võnkumine, pendli võnkumine niidi või vedru otsas 4.Mis tekitab sundvõnkumise. Perioodiliselt muutuv välisjõud, õmblusmasina nõel liigub üles-alla. 5.Võnkumist iseloomustavad suurused. Aeg, periood, võngete koguarv, sagedus, hälve, amplituut. 6.Lainepikkus def.tähis,ühik Kaugus kahe teineteisele lähima samas faasis võnkuva keha vahel. Tähis: . Ühik: m 7.Sagedus def.tähis,ühik Ajaühikus sooritatud täisvõngete arv. Tähis: f. Ühik: Hz 8.Periood def.tähis,ühik Ühe täisvõnke kestvus. Tähis: T. Ühik: s 9.Resonants mõiste sisu,näide Võnkeamplituudi saavutatud maksimaalseväärtus teatud sagedusel. Nt raadiosignaalide vastuvõtmine. 10.Mis on difraktsioon. Näide Nähtus, kus lained painduvad tõkete taha
KORDAMISKÜSIMUSED MEHAANIKA KURSUS VÕNKUMISED JA LAINED 1. Mehaaniline võnkumine ( mõiste, liigid, näited ) 2. Mida on tarvis vabavõnkumiste tekkeks? 3. Mis on harmooniline võnkumine? 4. Hälve, amplituud, periood, sagedus, faas, ringsagedus ( mõiste, tähis, ühik ) 5. Resonants ( mõiste, näide ) 6. Mis on laine? 7. Ristlaine ( mõiste, näide ) 8. Pikilaine (mõiste, näide ) 9. Mis liiki on helilaine? Kuidas helid jagunevad? 10. Ultraheli ( mõiste, kuidas inimene seda tajub, kasutamine ) 11. Infraheli ( mõiste, kuidas inimene seda tajub, miks on see ohtlik ) 12. Mille poolest erinevad muusikalised helid? 13. Helitugevus ( millest ja kuidas sõltub, ühik, kui suur helitugevus on inimesele surmav ) 14
· Sagedus Ajaühikus sooritavate täisvõngete arv f= 3. Vaba võnkumine toimub süsteemi siseste jõudude mõjul. Tasakaalu asend vajalik. (nt. niidi otsas asuv raskus) Sundvõnkumine toimub välise jõu mõjul (nt õmblusmasina nõel) 4. Kui eksisteerib jõud, mis takistab võnkumist on tegemist sumbuva võnkumisega. (nt Sumbumatu võnkumine Puudub jõud mid takistaks võnkumist. (nt aineosakeste võnkumine tahkes kehas) 5. Harmooniline võnkumine X= 6. Resonants võnke amplituudi järsk kasvamine välisjõu tõttu kuni sageduse kokkulangemiseni süsteemi oma võnkesagedusega. (nt kiigele hoogu tehes) 7. Laine on liikumine. Tekib millegi tasakaale häirimisel. Kannab edasi liikumine energiat. 8. Lainet iseloomustavad suurused: · Amplituud (X) · Periood (T) · Sagedus (f) · Lainepikkus () · Levimiskiirus v= f 9. Lainete liigid: a) Levimise järgi: · Ristlaine (laev sõidab merel vastutuult)
Ringjooneline liikumine- punktmassi liikumine mööda ringjoone kujulist trajektoori. Trajektoori keskpunkt on väljaspool keha. Pöörlemine- trajektoori keskpunkt on keha sees. Pöördenurk-nurk, mille võrra pöördub ringjooneliselt liikuvat keha ja trajektoori keskpunkti ühendav raadius. Ringjoonelise liikumine kiirused:*joonkiirus- ringliikumisel läbitud teepikkuse ja liikumisaja suhe.*nurkkiirus- pöördenurga ja liikumisaja suhe. Võnkumine- keha liikumine kordub teatud ajavahemikes * vabavõnkumine-toimub süsteemisiseste jõudude mõjul. *sundvõnkumine-toimub välise perioodilise jõu mõjul. Periood- aeg ühe võnke tegemiseks, ei sõltu massise ega amplituudist. Sõltub kiirendusest ja pendli pikkusest. Sagedus-võngete kiirus perioodis. Resonants- amplituudi järsk kasv. Laine- võnkumise levimine ruumis. Ristlaine-ainet edasi ei kanta, keskkond saab ainult häiritud, võnkumine toimub risti laine levimissuunaga. Pikilaine- võnkumine toimub piki laine levimissuunda. La
· Lainepikkus on kaugus valguslaine kahe samas võnkefaasis oleva naaberpunkti vahel. · Laineperiood T on aeg, mis kulub valguslainel ühe lainepikkuse läbimiseks. · Laine kiirus v näitab, kui pika tee läbib laine ajaühikus. v=l/t · Mõõtmine- Seismilisi laineid mõõdetakse seismomeetriga. Valemid- = vT v = f 4) Vaba võnkumised ja sund võnkumised ja näited nende tekkimise kohta. · Vaba võnkumine toimub süsteemi siseste jõudude puhul. Nt: kella pendel,kiik, metronoomi osuti. · Sund võnkumine toimub perioodiliselt mõjuvate välismõjude toimel. Nt: kojamehed, õmblusmasina nõel, paljud muud asjad. 5) Pendli võnkumise võrrand. Äärmine asend. Tasakaalu asend. Vastavad graafikud. 6) Rist ja pikki lainete mõisted. Millistes keskonades saavad need lained levida. · Selliseid laineid, kus võnkumine toimub levimissihiga risti, nimetatakse ristilaineteks. Nt: merelained
Vedelik ainult piki 3. Gaas ainult piki 4. Sea vastavusse suuruse definitsioon ja nimetus 1. Täisvõngete arv 2 sekundi jooksul ringsagedus 2. Ajaühikus sooritatud võngete arv (võnke)sagedus 3. Võnkuva keha suurim kaugus tasakaaluasendist võnkeamplituud 4. Aeg,mille jooksul sooritatakse 1 täisvõnge võnkeperiood 5. Võnkuva keha kaugus tasakaaluasendist hälve 5. Kui sundiva jõu sagedus langeb kokku süsteemi vabavõngete sagedusega, tekib resonants. 6. Võnkumine, mille korral tänu hõõrdumisele võnkuva keha en ja amplituud vähenevad, on sumbuv võnkumine. 7. Nurga taga seisva auto mootori müra kuuleme me seetõttu, et lainete korral esineb a. difraktsioon b. interferents c. Doppleri efekt 8. Kui heli sagedus on ühe ja sama amplituudi korral 2x suurem, siis heli intensiivsus (Heli intensiivsus on võrdeline heli sageduse ja heliallika võnkeamplituudi ruuduga.) a. on 2x väiksem b
Mööda ringjoont raadiusega Xm ühtlaselt nurkkiirusega W liikuva ainepunkti projektsioon x-teljele muutub ajas järgmise funktsiooni kohaselt: 4. Mida tähendab, et kaks võnkumist toimuvad a) samas faasis ja b) vastasfaasis? a) 2 punkti võnguvad samas faasis siis, kui nende punktide liikumine toimub igal ajahetkel samas suunas. b) 2 punkti võnguvad vastasfaasis siis, kui liikumine toimub igal ajahetkel vastupidistes suundades. 5. Mis nähtus on resonants (milles see väljendub ja mis tingimusel see tekib) Resonants seisneb võnkeamplituudi suurenemises siis, kui välismõju sagedus läheneb ja saab võrdseks võnkesüsteemi oma võnkesagedusega. Sundvõnkumised toimuvad sundiva mõju sagedusega ja mida jäigem võnkesüsteem on, seda madalam on võnkumine. 6. Millist liikumist nimetatakse laineliseks liikumiseks? Kas lainelise liikumisega kantakse edasi ka ainet? Mis on ristlained, mis on pikilained?
Kas amortisaatorites on tegemist sumbumatu või sumbuva võnkumisega? Leevendab põrkumist, pidurdab võnkumist. Tegemist on sumbuva võnkumisega. 13. Milliste pendlitega saaks siduda järgmisi näiteid: a) benjihüpe; b) pika juhtme otsa kinnitatud laelamp; 14. Kuidas saab kiigel istudes ilma kõrvalise abita hoogu juurde anda? Ennast tõugates kindlate ajavahemike tagant. 15. Miks on sõjaväemäärustikes sees punkt, mis keelab sildade ületamise marsisammul? Sild hakkab võnkuma ja tekib resonants. Tuleb arvestada perioodiliste võnkumistega. 16.Too näiteid erinevatest lainetest. Mere lainetamine, maavärinate tekitatud hiidlained, heli ja valgus, teleprogrammid ja mobiilikõned raadiolainete vahendusel 17. Kas pallimerre hüppamisel tekivad lained? Miks? Tekivad. Pallide keskkond häiritakse ja need viiakse oma vanast asukohast välja ehk tasakaaluasend muutub. 18. Loetle, millistel tingimustel saab tekkida mehaaniline laine. Elastses keskkonnas 19
1. JOONKIIRUS ringliikumisel läbitud teepikkuse ja liikumisaja suhe. 2. NURKKIIRUS pöördenurga ja selle sooritamiseks kuluva ajavahemiku jagatist. 3. PERIOOD ajavahemik, mille jooksul läbitakse 1 täisring. 4. SAGEDUS võngete arv ajaühikus (Hz) 5. KESKTÕMBE KIIRENDUS suunamuutusest tingitud kiirendus on suunatud alati keha trajektoori kõveruskeskpunkti poole, seega kiirusvektoriga risti. 6. PÖÖRLEMINE - on siis, kui kõveruskeskpunkt on keha sees. 7. PÖÖRDENURK - nurk, mille võrra pöördub ringjooneliselt liikuvat keha ja trajektoori kõverkeskpunkti ühendav raadius. 8. VÕNKUMINE üks osa perioodiliselt korduvast liikumisest. 9. VÕNKUMISE LIIGID: vabavõnkumine (toimub süsteemiliste jõudude mõjul) ja sundvõnkumine (toimub välise perioodilise jõu mõjul). 10. VÕNKUMISI ISELOOMUSTAVAD SUURUSED võnkeperiood (1 täisvõnke kestvus), hälve (võnkuva keha kaugust tasakaaluasendist), võnkeamplituud ( maksimaalne hälve)
o Liikumisvõrrand suuruste lahtiseletamisega (faas, algfaas, ringsagedus, amplituud, periood) Liikumisvõrrandiks nimetatakse matemaatilist avaldist, mis näitab keha koordinaatide sõltuvust ajast, o Matemaatiline pendel (+ valem ja joonis) Matemaatiliseks pendliks nimetatakse kaaluta ja absoluutselt venimatu niidi otsa riputatud ainepunkti. o Füüsikaline pendel (+ valem ja joonis) Füüsikaline pendel kujutab endast suvalist keha, mis võib võnkuda mingi raskuskeset mitteläbiva telje ümber. Kõik looduses eksisteerivad võnkuvad kehad on füüsikalised pendlid. o Vabavõnkumine ja võnkumise sumbumine (+ joonis) Vabavõnkumiseks nimetetakse sisejõudude mõjul toimuvat võnkumist. Sellised võnkumised tekivad süsteemis pärast süsteemi tasakaaluolekust väljaviimist. Vabavõnkumine on näiteks vedru või niidi otsa kinnitatud koormuse
Üldmõisted 1 Vektor suurus, mis omavad arvväärtust ja suunda. Mudeliks on geomeetriline vektor, mis on esitatav suunatud lõiguna. Vektoril on algus- ehk rakenduspunkt ja lõpp-punkt. Näiteks jõud, kiirus ja nihe. Skalaarid suurus, mis omab arvväärust aga mitte suunda. Mudeliks on reaalarv! Näiteks temperatuur, rõhk ja mass. 2 Tehted vektoritega vektoreid a ja b saab liita geomeetriliselt, kui esimese vektori lõpp-punkt ja teise vektori alguspunkt asuvad samas kohas. Liidetavate järjekord ei ole oluline. Kahe vektori lahutamise tehte saab asendada lahutatava vektori vastandvektori liitmisega, ehk b asemel tuleb -b. Vektori a komponendid ax ja ay same leida valemitega Vektori pikkuse ehk mooduli saab Pikkuse-nurga saab avaldada tead
6.2 Impulsimoment 6.3 Impulsimomendi jäävuse seadus. 6.4 Inertsimoment 6.5 Pöördliikumise dünaamika põhivõrrand 6.6 Steineri lause 6.7 Mõningate lihtsamate kehade inertsimomentide arvutamine 6.7a Homogeense varda inertsimoment varda keskpunkti suhtes. 6.7b Ketta inertsimoment tema sümmeetriatelje suhtes 6.8 Pöörleva keha kineetiline energia. 7. VÕNKUMISED 7.1 Tasakaalu liigid 7.2 Sumbuvvõnkumine 7.2 Harmooniline võnkumine. 7.2a Matemaatiline pendel 7.2b Füüsikaline pendel 7.3 Harmoonilise võnkumise energia. 7.4 Sundvõnkumine. Resonants 8. LAINED 8.1 Rist- ja pikilained 8.2 Sfääriline ja tasapinnaline laine 8.3 Lainete interferents 8.4 Lainete difraktsioon 8.5 Laine levimiskiirus elastses keskkonnas 8.6. Doppleri efekt 9. MOLEKULAARFÜÜSIKA 9.2 Ideaalse gaasi mõiste 9.3 Molekulaarkineetilise teooria põhivõrrand 9.4 Aine siseenergia. Ideaalse gaasi siseenergia. Temperatuur ja selle seos ideaalse gaasi
liikumine ühest äärmisest punktist teise ja tagasi. T (s). 2. Pool võnge ühest äärmisest asendist teise liikumine. 3. Sagedus on võngete arv ajaühikus (Hz). Sagedus 1 Hz on nii suur kui tehakse ühs täisvõnge ühe sekundi jooksul. 4. Hälve on maksimaalne kaugus tasakaalu asendist. Harmooniline võnkumine. See on võnkliikumine, mille puhul tagasisuunav jõud on võrdeline hälbega. Harmoonilise võnkumise graafikuks on sinusoid. Matemaatiline pendel. Kaaluta ja venimatu niidiotsa riputatud mass punkti nimetatakse matemaatiliseks pendliks. Matemaatilise pendli arvutamise valemi määras kindlaks hollandi füüsik Huygens [öihens]. 5 Pendlite kasutamine 1. Kellades esimese pendliga kella valmistas Huygens. 2. Pendleid kasutatakse ka geoloogias maavarade olemasolu lindlaks määramisel. 3
Faas ehk võnkefaas on võnkeperioodi iseloomustav suurus. Mõõdetakse kraadides (1° = (/180) rad) või radiaanides. Täisperiood on 360° ehk 2 radiaani. Kui kaks võnkumist on vastandfaasis, siis ühe faasinihe teise suhtes on pool perioodi (180° ehk radiaani). Faas on tsüklilise võnkeprotsessi hetkeseisund. Faas tähendab järku, olekut. See näitab, missuguses faasis ehk seisundis tsükkelprotsess parajasti on. Pendli kiikumises näiteks näitab faas, kas pendel on parasjagu maksimaalses hälbes, tasakaaluasendis või kusagil seal vahepeal, samuti iseloomustab faas, kus pool tasakaaluasendist pendel hetkel viibib. Võnkumisvõrrandis on faas võnkumist iseloomustavas funktsioonis argument, mida loetakse kokkuleppelisest alghetkest või nullpunktist. Tavaliselt mõõdetakse faasi nurkmõõdus. kus s(t) on hälve tasakaaluasendist, on nurkkiirus, t on aeg ning f on sagedus. Siinuse
need toimivad teineteisest sõltumatult. Faas = 0t + 0 - punkti ,,pöördenurk" suvalisel ajahetkel. Algfaas 0 võnkuva punkti ,,pöördenurk" hetkel t=0. Ringsagedus ehk nurksagedus (tähis ) on võnkuva keha 2 sekundi jooksul sooritatud võngete arv. Ühikuks on radiaan sekundis (rad/s). Amplituud Maksimaalne halve- Tähis x0, ühik m (meeter) Periood ühe täisvõnke kestus. x(t)= A0 sin(0t + 0) tähis T, ühik s (sekund) Matemaatiline pendel, selle võnkeperiood ; Foucalt pendel Matemaatiline pendel on pendli idealiseeritud mudel. 1. Kaalutu ja venimatu niit 2. Riputatud ainepunkt (punktmass) 3. Liigub etteantud tasandis 4. Liikumist ei pidurda takistusjõud T=2. Võnkeperiood sõltub ainult pendli õla pikkusest ja maa külgetõmbejõust ja ei sõltu punktmassi kaalust. Foucalt pendel pendel säilitab inertsiaalses taustsüsteemis oma võnketasandi. Füüsikaline pendel
x 0,2 sin 0,5 t x0 0,2 2 2 0,5 T 4s f 0,25 Hz 0,5 2 2 x x 0 sin( t 0 ) Algfaas( 0 ) - määrab ära võnkumiste faasi võnkumiste alghetkel. Faas( t 0 ) - nurk, millest võnkumise võrrandis võetakse siinus Faasivahe – kahe võnkumise faasi erinevus Matemaatiline pendel Matemaatiline pendel – võnkumine toimub raskusjõu ja elastsusjõu mõjul. Resultantjõu algväärtus muutub, järelikult muutub ka kiirendus. Tegemist on harmoonilise võnkumisega. T 2 g Vedrupendel m Kujutab vedru külge kinnitatud keha võnkumist. T 2
1) Vabavõnkumine-(omavõnkumine)kui võnkumine toimub süsteemisiseste jõudude mõjul 2) Sundvõnkumine-keha paneb liikuma mingi väline jõud 3) Sumbvõnkumine-kui keha võnkumine lõpeb mingi aja jooksul 4. Kui keha energia varud lõpevad, lõpeb ka võnkumine. 5. Hälve-võnkuva keha kaugus tasakaaluasendist Amplituud-maksimaalne kaugus tasakaaluasendist Periood-ühe täisvõnke tegemiseks kuluv aeg Sagedus-näitab võnke arvu sekundis 6. Matemaatiline pendel ja vedrupendel võnguvad harmooniliselt, kui nende võnke amplituud on väike. 7. Laineliigid: 1) Ristilained-osakesed võnguvad risti laine levimise suunaga. Levivad tahketes kehades, vedelike pindadel 2) Pikilained-osakesed võnguvad piki laine levimis suunda. Võivad levida kõigis keskkondades.(helilained) 3) Keralaine- lainefrondiks on kerapind.(joonisel kujutletatakse ringjoontena) 4) Tasalaine-lainefrondiks on tasand 8. Laineid iseloomustavad suurused
Näidisülesanne: (võnkeamplituud, aja graafik) x = 0,2 sin 0,5 t x0 = 0,2 2 2 0,5 T= = = 4s f = = = 0,25 Hz 0,5 2 2 x = x 0 sin( t + 0 ) Algfaas( 0 ) - määrab ära võnkumiste faasi võnkumiste alghetkel. Faas( t + 0 ) - nurk, millest võnkumise võrrandis võetakse siinus Faasivahe kahe võnkumise faasi erinevus Matemaatiline pendel Matemaatiline pendel võnkumine toimub raskusjõu ja elastsusjõu. Resultantjõu algväärtus muutub, järelikult muutub ka kiirendus. Tegemist on harmoonilise võnkumisega. T = 2 g Vedrupendel m T = 2 Kujutab vedru külge kinnitatud keha võnkumist. Lained