Rodzaje ruchu.

Ruch mechaniczny – zmiana wzajemnego położenia ciał w przestrzeni i czasie.

Układ odniesienia – ciało lub grupa ciał, względem których rozpatrujemy ruch.

Zasada niezależności ruchów (superpozycji) – jeśli jakiś punkt bierze jednocześnie udział w kilku ruchach to wypadkowe przesunięcie punktu jest równe sumie wektorowej przesunięć.

Klasyfikacja ruchu:

• Prostoliniowe – ruchy, których torem jest linia prosta.

• Krzywoliniowe – ruchy, które odbywają się po dowolnej krzywej.

Rodzaje ruchu w zależności od położenia i czasu:

• Jednostajny - ruch, w którym w takich samych przedziałach czasowych ciało pokonuje takie same odcinki drogi.

• Jednostajne zmienne:

1. Jednostajnie przyspieszony - ruch, w którym prędkość ciała zwiększa się o jednakową wartość w jednakowych odstępach czasu.

2. Jednostajnie opóźniony - ruch, w którym prędkość ciała zmniejsza się o jednakową wartość w jednakowych odstępach czasu.

• niejednostajnie zmienny - prędkość zmienia się o różne wartości.

• pozostałe.

Ruch po okręgu.

Ruch jednostajny po okręgu – ruch po torze o kształcie okręgu z prędkością o stałej wartości, tzn. . Ruch jednostajny po okręgu jest ruchem niejednostajnie przyspieszonym, tzn. kierunek i zwrot wektorów przyspieszenia i prędkości zmieniają się cały czas w trakcie ruchu, nie zmieniają się natomiast ich wartości.

Ruch zmienny po okręgu – ruch po torze o kształcie okręgu ze zmienną wartością prędkości. W zależności od charakteru tej zmiany, można wyróżnić:

• ruch jednostajnie zmienny po okręgu,

• ruch niejednostajnie zmienny po okręgu.

Prędkość liniowa w ruchu po okręgu - prędkość pokonywania drogi.

Prędkość kątowa – tempo zmiany kąta ώ = ∆α / ∆t

Okres ruchu – czas jednego pełnego obiegu T = 2π/ώ

Częstotliwość – ilość pełnych obrotów w jednostce czasu f = n/T, gdzie n – liczba obrotów

Siła dośrodkowa - w fizyce siła powodująca zakrzywianie toru ruchu ciała, skierowana wzdłuż normalnej (prostopadle) do toru, w stronę środka jego krzywizny. Wartość siły określa wzór:

Ruch harmoniczny

a) własności ruchu harmonicznego:

x(t) = Acos(ωt +φ )

v(t) = −ω Asin(ωt +φ )

a(t) = −ω 2Acos(ωt +φ )

e) Stan, w którym amplituda drgań osiąga największą wartość, nazywamy stanem rezonansu. Odpowiadająca częstość siły wymuszającej nosi nazwę częstości rezonansowej.

Ruch falowy

a) rodzaje fal:

-poprzeczne – kierunek drgań prostopadły do kierunku rozchodzenia się fali – np. fale na wodzie, drgania struny, fale elektromagnetyczne w próżni

-podłużne – kierunek drgań równoległy do kierunku rozchodzenia się fali – np. fale dźwiękowe

b) równanie i energia fali sprężystej

-równanie fali

y(x, t)=Acos(ωt-kx+ϕ)

-energia fali sprężystej

Ilość energii przepływająca w jednostce czasu przez jednostkę powierzchni – gęstość strumienia energii

c) Interferencja – zjawisko powstawania nowego, przestrzennego rozkładu amplitudy fali w wyniku nakładania się dwóch lub więcej fal.

d) fala stojąca – fale, której pozycja w przestrzeni pozostaje niezmienna

e) Dyfrakcja – ugięcie fali

Ruch harmoniczny

1. Ruch w którym siła wprawiająca ciało w ruch jest proporcjonalna do wychylenia i ma zwrot przeciwny do wychylenia

k - współczynnik charakteryzujący oscylator

x - wychylenie z położenia równowagi

2. Ruch, w którym wychylenia z położenia równowagi zmieniają się zgodnie ze zmianą funkcji sinus, czyli są sinusoidalnie zmienne

x(t) = Asin(ωt + φ)

A - amplituda

ω - częstość kołowa

φ - faza początkowa ruchu (kąt wychylenia z położenia równowagi w chwili rozpoczęcia pomiaru czasu)

Ruch drgający harmoniczny/prosty; jego wykresem jest sinusoida, która w interpretacji matematycznej jest funkcja harmoniczną. Jest to ruch okresowy, jako że powtarza się w regularnych odstępach czasu. Mamy z nim do czynienia wtedy, gdy na ciało działa siła proporcjonalna do wychylenia. Z prawa Hook'a mamy:

F= -kx

gdzie:

F- siła

k- współczynnik sprężystości

x- wychylenie z położenia równowagi

W wahadle matematycznym poruszające się ciało jest punktem materialnym, zawieszonym na nieważkiej, nierozciągliwej nici o długości l. Na ciało to działa stała siła grawitacji. Gdy wahadło odchylone jest z położenia równowagi, składowa siły grawitacji wzdłuż nici jest równoważona przez nić, a składowa prostopadła do nici działająca w kierunku punktu równowagi nadaje ciału przyspieszenie. Ruch ciała ograniczony nicią jest ruchem po okręgu.