İçerik
- Newton Kanunları
- güçler
- Doğrusal ve Dönme Kinematiği
- Momentum ve Enerji
- Atalet Momenti
- Dalgalar ve Basit Harmonik Hareket
- Klasik Mekanikte Matematik
- Tek Boyutlu Hareket - İki Boyutta Hareket
Mekanik, nesnelerin hareketi ile ilgilenen fiziğin dalıdır. Mekaniği anlamak, lastiği değiştirirken bir İngiliz anahtarı tutmanın en iyi yolunu bulmak isteyen gelecekteki bilim insanları, mühendisler veya meraklı insanlar için çok önemlidir.
Mekanik çalışmasında ortak konular arasında Newton yasaları, kuvvetler, doğrusal ve dönme kinematiği, momentum, enerji ve dalgalar bulunur.
Newton Kanunları
Diğer katkıların yanı sıra, Sir Isaac Newton, mekaniği anlamak için çok önemli olan üç hareket kanunu geliştirdi.
Newton ayrıca, herhangi iki nesne ile uzaydaki yörüngeler arasındaki çekiciliği tanımlamaya yardımcı olan evrensel çekim yasasını formüle etti.
Newton Yasaları, insanların sık sık yasalarına atıfta bulunan nesnelerin hareketlerini ve bunlara dayanan tahminleri Newton mekaniği veya klasik mekaniği olarak tahmin eden iyi bir iş çıkarır. Ancak, bu hesaplamalar yapmaz tam Bir nesnenin ışık hızına yakın seyahat ettiği veya inanılmaz derecede küçük bir ölçekte çalıştığı durumlar dahil olmak üzere, tüm koşullar altında fiziksel dünyayı tanımlayın - özel görelilik ve kuantum mekaniği, fizikçilerin evrendeki hareketleri Newton'un araştırmalarının ötesinde incelemelerine izin veren alanlardır.
güçler
güçler sebeb olmak hareket. Bir kuvvet esasen bir itme veya çekmedir.
Bir lise veya tanıtım kolej öğrencisinin karşılaşabileceği kesin kuvvetler şunlardır: yerçekimi, sürtünme, gerginlik, elastik, uygulamalı ve yaylı kuvvetler. Fizikçiler bu kuvvetleri nesneler üzerinde etkili olan özel diyagramlarla çekerler. serbest vücut diyagramları veya kuvvet diyagramları. Bu tür diyagramlar, bir nesnede net kuvveti bulmada kritik öneme sahiptir, bu da hareketine ne olacağını belirler.
Newton yasaları bize net bir gücün bir nesnenin hızını değiştirmesine neden olacağını söyler, bu da hız değişimleri anlamına gelebilir veya yönü değişiyor. Net kuvvet yok, nesnenin olduğu gibi kalması anlamına gelir: sabit bir hızda ya da istirahatte hareket etme.
bir net kuvvet ters yönde ipe çeken iki savaş ekibi gibi bir nesneye etki eden çoklu kuvvetlerin toplamıdır. Daha sert çeken takım kazanacak ve daha fazla güç kendi yoluna yönelecek; ipeğin ve diğer takımın bu yönde ivme kazanmasının nedeni budur.
Doğrusal ve Dönme Kinematiği
Kinematik, bir dizi denklem uygulanarak hareketin tanımlanmasını sağlayan bir fizik dalıdır. kinematik değil Hareketin nedenini veya altında yatan kuvvetleri belirtin. Bu nedenle kinematik de bir matematik dalı olarak kabul edilir.
Bazen hareket denklemleri olarak adlandırılan dört ana kinematik denklemi vardır.
Kinematik denklemlerde ifade edilebilecek miktarlar doğrusal hareket (düz bir çizgide hareket), ancak bunların her biri için de ifade edilebilir. dönme hareketi (Dairesel hareket olarak da bilinir) analog değerler kullanarak. Örneğin, zeminde doğrusal olarak yuvarlanan bir top, doğrusal hız vyanı sıra bir açısal hıziplik eğirme hızını açıklar. Oysa ki net kuvvet Doğrusal hareketlerde bir değişikliğe neden olur, bir net tork nesnelerin rotasyonunda bir değişikliğe neden olur.
Momentum ve Enerji
Fiziğin mekanik dalına giren diğer iki konu momentum ve enerjidir.
Bu miktarların her ikisi de korunmuş, yani kapalı bir sistemde, toplam momentum veya enerji miktarı değişemez. Bu tür yasalara koruma yasaları diyoruz. Genellikle kimyada çalışılan bir başka genel koruma kanunu, kütlenin korunmasıdır.
Enerjinin korunumu ve momentumun korunumu yasaları, fizikçilerin, bir rampadan aşağı kayan bir kaykay veya bilardo topları çarpışan bir kaykay gibi birbirleriyle etkileşime giren çeşitli nesnelerin hareketinin hızını, yer değiştirmesini ve diğer yönlerini öngörmelerini sağlar.
Atalet Momenti
Atalet momenti, farklı nesneler için dönme hareketini anlamada anahtar bir kavramdır. Açısal hızını değiştirmenin ne kadar zor olduğunu açıklayan bir cismin kütle, yarıçap ve dönme eksenine dayanan bir niceliktir. dönmesini hızlandırmak veya yavaşlatmak ne kadar zor.
Yine, çünkü dönme hareketi benzer Doğrusal hareket için, atalet momenti, Newton'un birinci yasasında belirtildiği gibi doğrusal atalet kavramına benzemektedir. Daha fazla kütle ve daha büyük bir yarıçap, bir nesneye daha yüksek bir atalet momenti verir ve bunun tersi de geçerlidir. Koridorda ekstra büyük bir top mermisi yuvarlamak voleybol oynamaktan zordur!
Dalgalar ve Basit Harmonik Hareket
Dalgalar fizikte özel bir konudur. Mekanik bir dalga bir rahatsızlığa karşılık gelir enerjiyi maddeden aktarır - bir su dalgası veya bir ses dalgası her iki örnektir.
Basit harmonik hareket, bir parçacığın veya nesnenin sabit bir nokta etrafında salındığı başka bir periyodik hareket türüdür. Örnekler, ileri geri sallanan küçük açılı bir sarkaç veya tarif edildiği gibi yukarı ve aşağı sıçramakta olan sarmal bir yaydır. Hook kanunu.
Fizikçiler dalgaları incelemek için kullandıkları tipik miktarlar ve periyodik hareket periyot, frekans, dalga hızı ve dalga boyudur.
Elektromanyetik dalgalar veya ışık, boş alandan geçebilecek başka bir dalga türüdür, çünkü enerji madde tarafından değil, salınımlı alanlar tarafından taşınır. (salınım başka bir terim titreşim.Işık bir dalga gibi hareket etse ve özellikleri klasik bir dalga ile aynı miktarlarla ölçülebilse de, tanımlamak için bazı kuantum fiziğini gerektiren bir parçacık gibi davranır. Böylece, ışık yok Baştan sona Klasik mekanik çalışmalarına uygun.
Klasik Mekanikte Matematik
Fizik çok matematiksel bir bilimdir. Mekanik problemlerini çözmek, aşağıdakileri gerektirir:
Tek Boyutlu Hareket - İki Boyutta Hareket
Bir lise veya giriş kolej fizik dersinin kapsamı, mekanik durumların analizinde genellikle iki zorluk seviyesini içerir: tek boyutlu harekete (kolay) ve iki boyutlu harekete (daha sert) bakmak.
Bir boyutta hareket, nesnenin düz bir çizgi boyunca hareket ettiği anlamına gelir. Bu tür fizik problemleri cebir kullanılarak çözülebilir.
İki boyutlu hareket, bir nesne hareketinin hem dikey hem de yatay bir bileşene sahip olduğunu açıklar. Yani, hareket ediyor aynı anda iki yön. Bu tip problemler çok adımlı olabilir ve çözülmesi için trigonometri gerektirebilir.
Mermi hareketi, iki boyutlu hareketin yaygın bir örneğidir. Mermi hareketi, nesneye etki eden tek kuvvetin yerçekimi olduğu herhangi bir hareket türüdür. Örneğin: havada bir top atılıyor, bir uçurumdan atlayan bir araba ya da bir hedefe atılan bir ok. Bu durumların her birinde, havada giden nesneler hem yatay hem de dikey olarak hareket eden bir yay şeklini izler (yukarı ve sonra aşağı ya da sadece aşağı).