Klasikinė mechanika

Klasikinė mechanika - tai fizikos dalis, kurioje aprašoma, kaip juda kasdieniai daiktai ir kaip keičiasi jų judėjimas veikiant jėgoms. Jei žinome, kaip daiktai juda dabar, klasikinė mechanika leidžia nuspėti, kaip jie judės ateityje ir kaip judėjo praeityje. Klasikinę mechaniką galime naudoti norėdami nuspėti, kaip juda tokie daiktai kaip planetos ir raketos.

Yra dvi mechanikos dalys. Šios dvi dalys yra klasikinė mechanika ir kvantinė mechanika. Klasikinė mechanika dažniausiai naudojama daugumai dalykų, kuriuos matome ir kurie juda ne per greitai. Kai daiktai yra per maži, klasikinė mechanika netinka. Tuomet reikia naudoti kvantinę mechaniką.

Trys Niutono dėsniai

Trys Niutono judėjimo dėsniai yra svarbūs klasikinei mechanikai. Juos atrado Izaokas Niutonas. Niutono dėsniai pasako, kaip jėgos keičia daiktų judėjimą, tačiau jie nepasako, kas sukelia jėgas.

Pirmasis dėsnis teigia, kad jei nėra išorinės jėgos (stūmimo ar traukos), nejudantys daiktai liks nejudantys, o judantys daiktai judės taip pat. Anksčiau žmonės manė, kad daiktai sulėtėja ir nustoja judėti, net jei nėra jėgos, verčiančios juos sustoti. Niutonas sakė, kad tai klaidinga. Dažnai žmonės sako, kad daiktai, kurie nejuda, linkę išlikti nejudantys, o daiktai, kurie juda, linkę išlikti judantys, nebent juos veiktų išorinė jėga, pavyzdžiui, gravitacija, trintis ir pan.

Antrasis dėsnis nurodo, kiek jėga keičia daikto judėjimą. Kai daiktą veikia išorinė jėga, pasikeičia jo greitis (greitis ir judėjimo kryptis). Kaip greitai keičiasi greitis, vadinama pagreičiu. Antrasis Niutono dėsnis sako, kad didesnės jėgos sukelia didesnį pagreitį. Tačiau objektus, kuriuose yra daug daiktų (masės), sunkiau stumti, todėl jie ne taip smarkiai pagreitėja. Dar kitaip galima pasakyti, kad objektą veikianti grynoji jėga lygi jo pagreičio kitimo greičiui. Judesio momentas parodo, kiek masės yra daikte, kaip greitai jis juda ir kuria kryptimi juda. Taigi jėgos keičia judėjimo momentą, tačiau tai, kiek jos gali pakeisti judėjimo greitį ir kryptį, vis dar priklauso nuo masės.

Trečiasis dėsnis sako, kad jei vienas daiktas veikia kitą daiktą, tai antrasis daiktas taip pat veikia pirmąjį daiktą. Antroji jėga yra tokio pat dydžio kaip ir pirmoji jėga. Jėgos veikia priešingomis kryptimis. Pavyzdžiui, jei iššokate iš valties į priekį, valtis juda atgal. Kad galėtumėte šokti į priekį, valtis turėjo jus pastumti į priekį. Trečiasis Niutono dėsnis sako, kad tam, jog valtis stumtų jus į priekį, jūs turėjote stumti valtį atgal. Dažnai žmonės sako: Kiekvienam veiksmui yra lygiavertė ir priešinga reakcija.

Puslapis iš Niutono knygos apie tris judėjimo dėsniusZoom
Puslapis iš Niutono knygos apie tris judėjimo dėsnius

Kinematinės lygtys

Fizikoje kinematika yra klasikinės mechanikos dalis, kuria aiškinamas objektų judėjimas, nesigilinant į tai, kas sukelia judėjimą ir ką šis judėjimas veikia.

1 dimensijos kinematika

Vienmatė (1D) kinematika naudojama tik tada, kai objektas juda viena kryptimi: iš vienos pusės į kitą (iš kairės į dešinę) arba aukštyn ir žemyn. Yra lygčių, kuriomis galima spręsti uždavinius, kai judėjimas vyksta tik 1 matmeniu arba kryptimi. Šios lygtys gaunamos iš greičio, pagreičio ir atstumo apibrėžčių.

  1. Pirmoji 1D kinematinė lygtis susijusi su pagreičiu ir greičiu. Jei pagreitis ir greitis nekinta. (Nereikia įtraukti atstumo)

Lygtis: V f = v i + a t {\displaystyle V_{f}=v_{i}+at} {\displaystyle V_{f}=v_{i}+at}

Vf yra galutinis greitis.

vi - pradinis arba pradinis greitis

a - pagreitis

t yra laikas - kiek laiko objektas buvo greitinamas.

  1. Pagal antrąją 1D kinematinę lygtį, naudojant vidutinį greitį ir laiką, nustatomas nueitas atstumas. (Nereikia įtraukti pagreičio)

Lygtis: x = (( ( V f + V i ) / 2 ) t {\displaystyle x=((V_{f}+V_{i})/2)t} {\displaystyle x=((V_{f}+V_{i})/2)t}

x - atstumas, kuriuo judama.

Vf yra galutinis greitis.

vi - pradinis arba pradinis greitis

t - laikas

  1. Pagal trečiąją 1D kinematinę lygtį nustatomas nueitas atstumas, kai objektas greitėja. Joje nagrinėjamas greitis, pagreitis, laikas ir atstumas. (Nereikia įtraukti galutinio greičio)

Lygtis: X f = x i + v i t + ( 1 / 2 ) a t 2 {\displaystyle X_{f}=x_{i}+v_{i}t+(1/2)at^{2}}} {\displaystyle X_{f}=x_{i}+v_{i}t+(1/2)at^{2}}

X f {\displaystyle X_{f}}{\displaystyle X_{f}} yra galutinis nuvažiuotas atstumas

xi - pradinis arba pradinis atstumas

vi - pradinis arba pradinis greitis

a - pagreitis

t - laikas

  1. Ketvirtoji 1D kinematinė lygtis nustato galutinį greitį pagal pradinį greitį, pagreitį ir nueitą atstumą. (Nereikia įtraukti laiko)

Lygtis: V f 2 = v i 2 + 2 a x {\displaystyle V_{f}^{2}=v_{i}^{2}+2ax}} {\displaystyle V_{f}^{2}=v_{i}^{2}+2ax}

Vf - galutinis greitis

vi - pradinis arba pradinis greitis

a - pagreitis

x - nuvažiuotas atstumas

2 dimensijų kinematika

Dvimatė kinematika naudojama, kai judėjimas vyksta x (iš kairės į dešinę) ir y (aukštyn ir žemyn) kryptimis. Šiam kinematikos tipui taip pat yra lygčių. Tačiau yra skirtingos lygtys x krypčiai ir skirtingos lygtys y krypčiai. Galilėjus įrodė, kad greitis x kryptimi nekinta per visą bėgimo laiką. Tačiau y kryptimi veikia sunkio jėga, todėl y greitis bėgimo metu kinta.

X krypties lygtys

Judėjimas į kairę ir į dešinę

  1. Sprendžiant uždavinius reikia tik pirmosios lygties x kryptimi, nes greitis x kryptimi išlieka toks pat.

Lygtis: X = V x ∗ t {\displaystyle X=V_{x}*t} {\displaystyle X=V_{x}*t}

X - atstumas, nueitas x kryptimi

Vx - greitis x kryptimi

t - laikas

Y krypties lygtys

Judėjimas aukštyn ir žemyn. Gravitacijos ar kito išorinio pagreičio poveikis

  1. Pirmoji y krypties lygtis yra beveik tokia pati kaip pirmoji vienmatė kinematinė lygtis, išskyrus tai, kad joje nagrinėjamas y greičio kitimas. Ji skirta laisvai krintančiam kūnui, kai jį veikia gravitacija. (Atstumas nereikalingas)

Lygtis: V f y = v i y - g t {\displaystyle V_{f}y=v_{i}y-gt} {\displaystyle V_{f}y=v_{i}y-gt}

Vfy - galutinis y greitis

viy - pradinis arba pradinis y greitis

g yra pagreitis dėl gravitacijos, kuris yra 9,8 m/s 2 {\displaystyle m/s^{2}}{\displaystyle m/s^{2}} arba 32 f t/s 2 {\displaystyle ft/s^{2}}. {\displaystyle ft/s^{2}}

t - laikas

  1. Antroji y krypties lygtis naudojama tada, kai objektą veikia ne gravitacijos, o atskiras pagreitis. Šiuo atveju reikia pagreičio vektoriaus y komponento. (Atstumas nereikalingas)

Lygtis: V f y = v i y + a y t {\displaystyle V_{f}y=v_{i}y+a_{y}t} {\displaystyle V_{f}y=v_{i}y+a_{y}t}

Vfy - galutinis y greitis

viy - pradinis arba pradinis y greitis

ay - pagreičio vektoriaus y-komponentė

t - laikas

  1. Trečioji lygtis y kryptimi nustato atstumą, nueitą y kryptimi, naudodama vidutinį y greitį ir laiką. (Nereikia gravitacijos pagreičio arba išorinio pagreičio)

Lygtis: X y = (( ( V f y + V i y ) / 2 ) t {\displaystyle X_{y}=((V_{f}y+V_{i}y)/2)t} {\displaystyle X_{y}=((V_{f}y+V_{i}y)/2)t}

Xy - atstumas, kuriuo judama y kryptimi

Vfy - galutinis y greitis

viy - pradinis arba pradinis y greitis

t - laikas

  1. Ketvirtoji y krypties lygtis susijusi su atstumu, kurį reikia nueiti y kryptimi veikiant sunkio jėgai. (Nereikia galutinio y greičio)

Lygtis: X f y = X i y + v i y - ( 1 / 2 ) g t 2 {\displaystyle X_{f}y=X_{i}y+v_{i}y-(1/2)gt^{2}} {\displaystyle X_{f}y=X_{i}y+v_{i}y-(1/2)gt^{2}}

X f y {\displaystyle X_{f}y}{\displaystyle X_{f}y} yra galutinis atstumas, nueitas y kryptimi

xiy - pradinis arba pradinis atstumas y kryptimi

viy - pradinis arba pradinis greitis y kryptimi

g yra sunkio jėgos pagreitis, kuris yra 9,8 m/s 2 {\displaystyle m/s^{2}}{\displaystyle m/s^{2}} arba 32 f t/s 2 {\displaystyle ft/s^{2}}. {\displaystyle ft/s^{2}}

t - laikas

  1. Penktoji y krypties lygtis skirta atstumui, kurį reikia nueiti y kryptimi veikiant kitam pagreičiui, išskyrus sunkio jėgos pagreitį. (Nereikia galutinio y greičio)

Lygtis: X f y = X i y + v i y + ( 1 / 2 ) a y t 2 {\displaystyle X_{f}y=X_{i}y+v_{i}y+(1/2)a_{y}t^{2}}} {\displaystyle X_{f}y=X_{i}y+v_{i}y+(1/2)a_{y}t^{2}}

X f y {\displaystyle X_{f}y}{\displaystyle X_{f}y} yra galutinis atstumas, nueitas y kryptimi

xiy - pradinis arba pradinis atstumas y kryptimi

viy - pradinis arba pradinis greitis y kryptimi

ay - pagreičio vektoriaus y-komponentė

t - laikas

  1. Šeštoji y krypties lygtis nustato galutinį y greitį, kai jį tam tikru atstumu veikia gravitacija. (Nereikia laiko)

Lygtis: V f y 2 = V i y 2 - 2 g x y {\displaystyle V_{f}y^{2}=V_{i}y^{2}-2gx_{y}}} {\displaystyle V_{f}y^{2}=V_{i}y^{2}-2gx_{y}}

Vfy - galutinis greitis y kryptimi

Viy - pradinis arba pradinis greitis y kryptimi

g yra sunkio jėgos pagreitis, kuris yra 9,8 m/s 2 {\displaystyle m/s^{2}}{\displaystyle m/s^{2}} arba 32 f t/s 2 {\displaystyle ft/s^{2}}. {\displaystyle ft/s^{2}}

xy - bendras atstumas, nueitas y kryptimi

  1. Septintojoje y krypties lygtyje randamas galutinis y greitis, kai tam tikru atstumu jį veikia ne gravitacijos, o kitas pagreitis. (Nereikia laiko)

Lygtis: V f y 2 = V i y 2 + 2 a y x y {\displaystyle V_{f}y^{2}=V_{i}y^{2}+2a_{y}x_{y}}} {\displaystyle V_{f}y^{2}=V_{i}y^{2}+2a_{y}x_{y}}

Vfy - galutinis greitis y kryptimi

Viy - pradinis arba pradinis greitis y kryptimi

ay - pagreičio vektoriaus y-komponentė

xy - bendras atstumas, nueitas y kryptimi

Susiję puslapiai

  • Niutono judėjimo dėsniai

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra klasikinė mechanika?


A: Klasikinė mechanika - tai fizikos dalis, kurioje aprašoma, kaip juda kasdieniai daiktai ir kaip jų judėjimas keičiasi dėl jėgų poveikio.

K: Kaip galima panaudoti klasikinę mechaniką?


A: Klasikinė mechanika gali būti naudojama prognozuoti, kaip juda tokie daiktai kaip planetos ir raketos, taip pat numatyti, kaip jie judės ateityje ir kaip judėjo praeityje.

K: Kada klasikinė mechanika nėra tiksli?


A: Klasikinė mechanika nėra tiksli, kai daiktai yra atomo dydžio ar mažesni arba kai daiktai juda artimu šviesos greičiui greičiu.

K: Ką naudojame vietoj klasikinės mechanikos mažiems objektams?


A: Mažiems objektams, tokiems kaip atomai, vietoj klasikinės mechanikos naudojame kvantinę mechaniką.

K: Ką naudojame vietoj klasikinės mechanikos greitai judantiems objektams?


A: Greitai judantiems objektams, pavyzdžiui, objektams, kurių greitis artimas šviesos greičiui, vietoj klasikinės mechanikos naudojame specialųjį reliatyvumą.
K: Ar šios skirtingos fizikos formos sutampa? A: Taip, skirtingos fizikos formos gali šiek tiek sutapti, priklausomai nuo to, kokio tipo judėjimą tiriame.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3