Optika ja Mehaanika (0)

1.    Valgusõpetus
§         Valguse levimine. Vari
o       Valgusallikas – keha, mis kiirgab valgust.
o       Valguskiir – kujutatakse joone abil, millel olev nool näitab valguse levimise suunda.
o       Täisvari – ruumipiirkond , mida valgusallikas ei valgusta.
o       Poolvari – piirkond, mida valgusallikas valgustab osaliselt.
o       Optiliselt ühtlases keskkonnas levib valgus sirgjooneliselt.
o        
§         Valguse peegeldumine
o       Langemisnurk – nurk langeva kiire ja pinna ristsirge vahel (tähistatakse: α).
o       Peegeldumisnurk – nurk peegeldunud kiire ja pinna ristsirge vahel (tähistatakse: β).
o         Mattpind – pind, mis peegeldab valgust hajusalt.
o         Tasapeegel: peegeldumisel tasapeeglilt vahetub parem-vasak pool, valgusvihk jääb aga endiselt paralleelseks. Peegeldab valgust suunatult.
o         Valguse peegeldumisseadus : α = β
 
 
§         Valguse murdumine
o         Murdumine – valguse levimise suuna muutumine kahe läbipaistva keskkonna piiripinnal.
o         Murdumisnurk – nurk murdunud kiire ja pinna ristsirge vahel.
o         Kumerlääts – keskelt paksem , koondab valgust.
o         Nõguslääts – keskelt õhem, hajutab valgust.
o         Fookus – punkt, kus pärast läätse läbimist koondub läätsele langev optilise peateljega paralleelne valgusvihk (tähis: F).
o         Fookuskaugus – läätse optilise keskpunkti ja fookuse vaheline kaugus (tähis: f).
o         Optiline tugevus – läätse fookuskauguse pöördväärtust (D=1/f).
o         Tõeline kujutis – kujutis, mida saab tekitada ekraanile .
o         Näiline kujutis – kujutis, mida ekraanile tekitada ei saa, kuid mis on silmaga vaadeldav.
o         Lühinägija – näeb lähedasi esemeid hästi, kaugeid halvasti.
o         Kaugelenägija – näeb kaugeid esemeid hästi, lähedasi halvasti.
o         Prillid : lühinägija vajab nõgusläätsedega prille , kaugelenägija kumerläätsedega prille. Prilliklaaside number on vastava läätse optiline tugevus.
o         Valguse murdumise seaduspärasused: valguse levimisel optiliselt hõredamast keskkonnast optiliselt tihedamasse keskkonda murdub valguskiir pinna ristsirge poole. Valguse levimisel optiliselt tihedamast keskkonnast optiliselt hõredamasse keskkonda murdub valguskiir pinna ristsirgest eemale.
 
2. Mehaanika
 

Mõõtmine

Ruumala – näitab aine mahtu.
¨      Tähis: V
¨      Mõõtühik: 1m³
¨      Valemid:
a.       Kuup – a * b * c
b.      Risttahukas – a * b * c
c.       Silinder - Sp² * H (∏r² * H)
o       Mass
¨      Tähis: m
¨      Mõõtühik: 1kg
¨      Mõõteriist: kaal
¨      Valem:
a.       m = F / g
o       Tihedus – füüsikaline suurus, mis võrdub keha (ainetüki) massi ja selle keha ruumala jagatisega. Tihedus näitab, kui suur on ühikulise ruumalaga ainekoguse mass.
¨      Tähis: r (roo)
¨      Mõõtühik: 1kg/m³
¨      Valem:
a.       r = m / V
¨      Sõltub:
a.       Temperatuurist
b.      Gaaside tihedusest
c.       Rõhust
o       Ühikute eesliited:
¨      Mega - 1000 * 1000 = 1 000 000
¨      Kilo- 1000
¨      Detsi - 0,1
¨      Senti- 0,01
¨      Milli - 0,001

Mehaaniline liikumine
o       Trajektoor – joon, mida mööda keha liigub.
o       Teepikkus – füüsikaline suurus, mis on võrdne trajektoori pikkusega, mille keha mingi ajavahemiku jooksul läbib.
¨      Tähis: s
¨      Mõõtühik: 1m
¨      Valem: s = v * t
o       Teepikkuse graafik näitab keha poolt läbitud teepikkuse sõltuvust ajast.
 

Ühtlane liikumine – liikumine, kus keha kiirus ei muutu.

Ühtlase liikumise kiirus: v = s / t

Mitteühtlane liikumine – liikumine, kus keha kiirus muutub.

Keskmine kiirus – näitab, kui suure teepikkuse keha läbib keskmiselt ajaühikus.
¨      Vkogu = s kogu / t kogu

Kehade vastastikmõju
o       Jõud – füüsikaline suurus, mis väljendab ühe keha mõju suurust teisele kehale.
¨      Tähis: F
¨      Mõõtühik: 1N ( njuuton )
¨      Mõõteriist: dünamomeeter
¨      Valem: F = m * g
F = A / s
o       Elastsusjõud – kehas tekkiv jõud, mis on võrdne kuid vastassuunaline keha deformeeriva jõuga.
o       Hõõrdejõud – jõud, mis takistab kokkupuutes olevate kehade liikumist teineteise suhtes.
o       Raskusjõud – Maa või mõne teise taevakeha lähedal asuvale kehale mõjuv gravitatsioonijõud. Raskusjõud sõltub keha massist ja teguri g suurusest .
¨      Valem: F = m * g
o       Rõhk – füüsikaline suurus, mis võrdub pinnale risti mõjuva jõu ja keha kokkupuutepinna pindala jagatisega.
¨      Tähis: p
¨      Mõõtühik: 1Pa ( paskal )
¨      Valem: p = F / S
o       Resultantjõud – jõud, mille mõju kehale on samasugune kui sellele kehale üheaegselt rakendatud mitme jõu mõju kokku. Resultantjõu leidmiseks samasuunalised jõud liidetakse, vastassuunalised jõud lahutatakse.
o       Kehade vastastikmõju tõttu muutu vastastikmõjus olevate kehade kiirus, kusjuures suure massiga keha kiirus muutub vähem kui väikese massiga keha kiirus. Jõud, millega kaks keha teineteist mõjutavad, on suuruselt võrdsed ja suunalt vastupidised.
o       Raskusjõu arvutamine: F = m * g
o        

Töö ja energia
o       Töö on füüsikaline suurus, mis võrdub jõu ja selle jõu mõjul keha poolt läbitud teepikkuse korrutisega.
¨      Tähis: A
¨      Mõõtühik: 1J (džaul)
¨      Valem: A = F s
o       Võimsus on füüsikaline suurus, mis võrdub tehtud töö ja selle tegemiseks kulunud ajavahemiku jagatisega.
¨      Tähis: N
¨      Mõõtühik: 1W
¨      Valem: N = A / t
o       Energia on keha võime teha tööd. Energia on füüsikaline suurus mis näitab, kui palju tööd võib keha antud tingimustes teha.
¨      Mõõtühik: 1J
o       Kineetiline energia on energia, mida omavad liikuvad kehad. Keha kineetiline energia sõltub keha massist ja keha kiirusest. E = mv² / 2
o       Potentsiaalne energia on energia, mida omavad vastastikmõjus olevad kehad. E = mgh
o       Lihtmehhanismiks nimetatakse tehnikas kasutatavaid seadmeid, mille abil saab võitu jõus. Lihtmehhanismideks on kang, kruvi, hammasratasülekanne jne.
o       Mehaanilise energia jäävuse seadus: energia ei teki ega kao, vaid muundub ühes liigist teise.
o       Kangi tasakaalu tingimus: kang on tasakaalus, kui kangile mõjuvad jõud on pöördvõrdelised jõu õlgadega.
o       Mehaanika kuldreegel: ükski lihtmehhanism ei anna võitu töös. Nii mitu korda kui võidetakse jõus, kaotatakse teepikkuses.
o        
§         Rõhk vedelikes ja gaasides
o       Õhurõhk: raskusjõu tõttu avaldab õhk rõhku maapinnale ja atmosfääris olevatele kehadele.
¨      Mõõteriist: baromeeter
o       Normaalrõhuks nimetatakse õhurõhku 101325 Pa.
o       Manomeeteriga mõõdetakse rõhku.
o       Baromeetriga mõõdetakse õhurõhku.
o       Rõhk vedelikes ja gaasides
¨      Valem: p = rhg
¨      Mõõtühik: 1Pa
o       Pascali seadus: vedelikus või gaasis kandub rõhk edasi igas suunas ühteviisi.
§         Üleslükkejõud ja kehade ujumine
o       Üleslükkejõud on jõud, millega vedelik või gaas tõukab üles sinna asetatud keha. Üleslükkejõud on võrdne keha poolt väljatõrjutud vedelikule või gaasile mõjuva raskusjõuga.
¨      Valem: Fü = rhV
¨      Mõõtühik: 1N
o       Areomeetrit kasutatakse vedeliku tiheduse mõõtmiseks. Mida suurem on vedeliku tihedus, seda suurem osa areomeetrist ulatub vedelikust välja.
o       Archimedese seadus: vedeliku sukeldatud kehale mõjuv üleslükkejõud on arvuliselt võrdne keha poolt väljatõrjutud vedelikule mõjuva raskusjõuga.
o       Keha ujub, kui üleslükkejõud on arvuliselt võrdne raskusjõuga. Ujumisel on osa kehast vedelikust väljas.
§         Võnkumine ja heli
o       Võnkumine on liikumine, mis kordub kindla ajavahemiku järel.
o       Amplituudiks nimetatakse võnkuva keha amplituudasendi kaugust tasakaaluasendist.
o       Võnkeperioodiks nimetatakse ajavahemikku, mis kulub ühe täisvõnke sooritamiseks.
¨      Tähis: T
¨      Mõõtühik: s
o       Sageduseks nimetatakse võnkeperioodi pöördväärtust f = 1 / T. Sagedus näitab võngete arvu ühes sekundis.
¨      Mõõtühik: 1Hz
¨      Valem: f = 1 / T
o       Heliks nimetatakse keskkonnas levivat võnkumist.
o       Heli levimise kiirus õhus on 340 m/s. Heli kiirus õhus sõltub õhu temperatuurist, õhuniiskusest ja õhurõhust.
o       Mida suurem on heliallika võnkesagedus, seda kõrgemat heli see tekitab.