FIZYKA 0

MECHANIKA. Pojęcia podstawowe

MASA

Masa, mierzona w kilogramach [kg] jest to ilość materii w określonej objętości. Wszystkie masy oddziałują na siebie wzajemnie (III zasada Newtona, akcja - reakcja). Człowiek poruszający się w łódce do przodu powoduje cofanie się łódki. Karabin wystrzeliwując kulę powoduje odrzut. Każda zmiana prędkości, np. ze stanu spoczynkowego do ruchu wywołuje przyspieszenie a=dv/dt

Dwa ciała udzielają sobie przyspieszeń skierowanych przeciwnie

M1/M2= -a2/a1

Największym ciałem w naszym otoczeniu jest kula Ziemi.

Iloczyn masy i przyspieszenia nazywamy siłą F=ma

Równanie ilorazu mas można zatem przedstawić jako

F1= - F2

co oznacza, ze akcja jednego ciała powoduje równoważną przeciwreakcję.

Przykład

Pociąg startując ze stacji oddziałuje na szyny przytwierdzone do Ziemi. Poruszają się one do tyłu, czego jednak nie zauważamy ze względu na olbrzymią masę Ziemi. Gdybyśmy jednak użyli lokomotywy-zabawki i umieścili ją wraz z szynami na swobodnym podwoziu, np. na kołach, to przekonamy się, że przy każdym starcie lokomotywy podwozie zacznie się cofać.

ZASADA BEZŁADNOŚCI

Zasadę tę wyraża równanie F=ma. Mówimy, że jeśli F=0, to ponieważ m jest zawsze różne od zera, musi być a=0. Oznacza to, że gdy przyspieszenie równa się zeru, to ciało porusza się ruchem jednostajnym, dv/dt=0, lub też pozostaje w spoczynku. Innymi słowy, ciało może poruszać się ruchem jednostajnym (prostoliniowym) mimo, że nie działa na nie żadna siła.

SPADANIE CIAŁ, CIĘŻAR

Przyciąganie masy ziemskiej jest relatywnie duże. W naszej szerokości geograficznej wynosi ono 981 cm/s². Równania prędkości chwilowej v, drogi przebytej s i prędkości końcowej V są następujące

v=gt s=gt²/2 V=sqrt(2gs)

Z powyższego wynika, że przy spadania prędkość wzrasta liniowo, natomiast droga zwiększa się z kwadratem czasu.

Siłę F=mg nazywamy ciężarem i oznaczamy przez G, a jej jednostki wyrażamy w kG

Pytanie: Jakie jest równanie dla ruchu poziomego i kiedy armata ma największy zasięg?

Wskazówka. Należy wydzielić 2 ruchy, jednostajny poziomy x=vt oraz jednostajnie przyspieszony pionowy y=gt²/2. Rugując z obu równań t otrzymamy równanie paraboli y=Ax².

Armata uzyskuje największy zasięg dla kąta 45 stopni. Dlaczego?

PRACA

Praca, to siła razy droga, np. ciało o masie 100 kg przesunięte na odległość 1 m zużywa pracę

L=F x d= 100 kG x 1m= 100 kGm [kilogramometr]

Stosowane są jednocześnie inne jednostki pracy:

1 kGm= 981000 dyn x 100 cm= 98 100 000 ergów= 9,81 J [Joul]

1 dżul = 1 N x 1 m= 0,102 kGm

ENERGIA

Energia, to zdolność do wykonania pracy (potencjalna praca). Energia ciała znajdującego na wysokości h wynosi

E=Gh

gdzie G- siła przyciągania ziemskiego (mg)

ENERGIA KINETYCZNA

E=mv²/2

MOC

Jest to praca wykonana w jednostce czasu P=L/t

Jednostkami mocy są:

Erg/sek oraz kGm (kpm)/sek

Jednocześnie stosowany jest koń mechaniczny [KM] oraz wat [W]

1 KM=75 kGm/s

1 W= 1 J/s; 1 KM=736 W.

Zadanie

1. Jaką energię kinetyczną ma pociąg o masie m=200 ton przy prędkości v=20 m/s?

2. Na jaką wysokość można by tą energią podnieść ciężar o masie 1 tony?

Odp. 4,1 10⁶ kGm, 4100 m

E=200 000 kg x 400 (m/s)²/2=100 000x400 kg(m/s)²=40 000 000 kg(m/s)²/9,81 m/s²= =4,1x10⁶ kGm

---