Füüsika täiendusõpe YFR0080

Σχετικά έγγραφα
Sissejuhatus mehhatroonikasse MHK0120

Füüsika täiendusõpe YFR0080

Füüsika täiendusõpe YFR0080

Vektoralgebra seisukohalt võib ka selle võrduse kirja panna skalaarkorrutise

Vektorid II. Analüütiline geomeetria 3D Modelleerimise ja visualiseerimise erialale

MATEMAATIKA TÄIENDUSÕPE MÕISTED, VALEMID, NÄITED, ÜLESANDED LEA PALLAS VII OSA

M E H A A N I K A KINEMAATIKA Sirgjooneline liikumine

Ruumilise jõusüsteemi taandamine lihtsaimale kujule

Staatika ja kinemaatika

28. Sirgvoolu, solenoidi ja toroidi magnetinduktsiooni arvutamine koguvooluseaduse abil.

Ülesannete lahendamise metoodika

Kui ühtlase liikumise kiirus on teada, saab aja t jooksul läbitud teepikkuse arvutada valemist

Tallinna Tehnikaülikool Mehaanikainstituut Deformeeruva keha mehaanika õppetool. Andrus Salupere STAATIKA ÜLESANDED

TARTU ÜLIKOOL Teaduskool. V. Väinaste. Kehade pöördliikumine

3. IMPULSS, TÖÖ, ENERGIA

Kompleksarvu algebraline kuju

Planeedi Maa kaardistamine G O R. Planeedi Maa kõige lihtsamaks mudeliks on kera. Joon 1

Tehniline Mehaanika. I. Staatika II. Tugevusõpetus III. Kinemaatika IV. Dünaamika V. Masinaelemendid /aparaatide detailid/ I STAATIKA

Kineetiline ja potentsiaalne energia

Kordamine 2. osa Jõud looduses, tihedus, rõhk, kehad vedelikus ja gaasis. FÜÜSIKA 8. KLASSILE

Matemaatiline analüüs I iseseisvad ülesanded

Geomeetrilised vektorid

Füüsika. Mehaanika alused. Absoluutselt elastne tsentraalpõrge

Newtoni seadused on klassikalise mehaanika põhialuseks. Neist lähtuvalt saab kehale mõjuvate jõudude kaudu arvutada keha liikumise.

Funktsiooni diferentsiaal

TARTU ÜLIKOOL Teaduskool. STAATIKA TASAKAALUSTAMISTINGIMUSED Koostanud J. Lellep, L. Roots

4. KEHADE VASTASTIKMÕJUD. JÕUD

Lokaalsed ekstreemumid

Ülesanded aines Füüsikaline maailmapilt

,millest avaldub 21) 23)

LOFY Füüsika looduslikus ja tehiskeskkonnas I (3 EAP)

Matemaatiline analüüs I iseseisvad ülesanded

Põhivara aines Füüsika ja tehnika

9. AM ja FM detektorid

I tund: Füüsika kui loodusteadus. (Sissejuhatav osa) Eesmärk jõuda füüsikasse läbi isiklike kogemuste. Kuidas kujunes sinu maailmapilt?

MEHAANIKA. s t. kogu. kogu. s t

Põhivara aines LOFY Füüsika ja tehnika

2.2.1 Geomeetriline interpretatsioon

Sissejuhatus. Kinemaatika

Põhivara aines LOFY Füüsika ja tehnika

MATEMAATIKA TÄIENDUSÕPE MÕISTED, VALEMID, NÄITED LEA PALLAS XII OSA

Eesti koolinoorte 26. füüsika lahtine võistlus

Eesti koolinoorte 51. täppisteaduste olümpiaad

PLASTSED DEFORMATSIOONID

Graafiteooria üldmõisteid. Graaf G ( X, A ) Tippude hulk: X={ x 1, x 2,.., x n } Servade (kaarte) hulk: A={ a 1, a 2,.., a m } Orienteeritud graafid

Põhivara aines LOFY Füüsikaline maailmapilt

8. KEEVISLIITED. Sele 8.1. Kattekeevisliide. Arvutada kahepoolne otsõmblus terasplaatide (S235J2G3) ühendamiseks. F = 40 kn; δ = 5 mm.

Füüsika. teemad 1-8. Karli Klaas

sin 2 α + cos 2 sin cos cos 2α = cos² - sin² tan 2α =

Ehitusmehaanika harjutus

4.2.5 Täiustatud meetod tuletõkestusvõime määramiseks

2 Hüdraulika teoreetilised alused 2.1 Füüsikalised suurused

STM A ++ A + A B C D E F G A B C D E F G. kw kw /2013

Elastsusõpetus. (Lineaarne elastsusteooria)

MUDELLENNUKI TASAKAAL JA PÜSIVUS

Compress 6000 LW Bosch Compress LW C 35 C A ++ A + A B C D E F G. db kw kw /2013

Tallinna Tehnikaülikool Mehaanikainstituut Rakendusmehaanika õppetool. Andrus Salupere. Staatika /EMR0010/ Loengukonspekt

Analüütilise geomeetria praktikum II. L. Tuulmets

I. Keemiline termodünaamika. II. Keemiline kineetika ja tasakaal

FÜÜSIKA I PÕHIVARA. Põhivara on mõeldud üliõpilastele kasutamiseks õppeprotsessis aines FÜÜSIKA I. Koostas õppejõud P.Otsnik

Tallinna Tehnikaülikool Mehaanikainstituut Rakendusmehaanika õppetool. Andrus Salupere. Loengukonspekt EMR5170, EMR0020, 4,0 AP

Teaduskool. Alalisvooluringid. Koostanud Kaljo Schults

KORDAMINE RIIGIEKSAMIKS V teema Vektor. Joone võrrandid.

TARTU ÜLIKOOL Teaduskool. Võnkumised ja lained. Koostanud Henn Voolaid

LOFY Füüsika kui loodusteadus (2 EAP)

Deformeeruva keskkonna dünaamika

2 tähendab siin ühikuid siduvat

Elastsusõpetus. Tallinna Tehnikaülikool Mehaanikainstituut Deformeeruva keha mehaanika õppetool. Andrus Salupere. Loengukonspekt.

HAPE-ALUS TASAKAAL. Teema nr 2

Opti Optika Valgus Valgusallikas Infravalgus Ultravalgus sirgjooneliselt Hajuvas valgusvihus

3. Peatükk. KLASSIKALISE ÜLDFÜÜSIKA MÕISTED LIIKUMINE: KINEMAATIKA

Jätkusuutlikud isolatsioonilahendused. U-arvude koondtabel. VÄLISSEIN - COLUMBIA TÄISVALATUD ÕÕNESPLOKK 190 mm + SOOJUSTUS + KROHV

; y ) vektori lõpppunkt, siis

KORDAMINE RIIGIEKSAMIKS VII teema Vektor. Joone võrrandid.

NÄIDE KODUTÖÖ TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL. Elektriajamite ja jõuelektroonika instituut. AAR0030 Sissejuhatus robotitehnikasse

Mitmest lülist koosneva mehhanismi punktide kiiruste ja kiirenduste leidmine

Vektori u skalaarkorrutist iseendaga nimetatakse selle vektori skalaarruuduks ja tähistatakse (u ) 2 või u 2 u. u v cos α = u 2 + v 2 PQ 2

Eesti koolinoorte 65. füüsikaolumpiaad

Fotomeetria. Laineoptika

E-kursuse "Torujupist raketini: sissejuhatus tehnoloogiateadustesse" materjalid

Eesti koolinoorte 26. füüsika lahtine võistlus

Skalaar, vektor, tensor

Vektorid. A=( A x, A y, A z ) Vektor analüütilises geomeetrias

Eesti koolinoorte 28. füüsika lahtine võistlus

Ecophon Square 43 LED

Andmeanalüüs molekulaarbioloogias

TARTU ÜLIKOOL. Teaduskool. Magnetism. Koostanud Urmo Visk

Energiabilanss netoenergiavajadus

20. SIRGE VÕRRANDID. Joonis 20.1

Eesti koolinoorte 50. täppisteaduste olümpiaad Füüsika lõppvoor. 30. märts a. Keskkooli ülesannete lahendused

5. TUGEVUSARVUTUSED PAINDELE

Skalaar, vektor, tensor

Hüdrosilindrid. Hüdrosilindrite tähtsamateks kasutus valdkondadeks on koormuste tõstmine ja langetamine, lukustus ja nihutus.

2. Reostaat Nominaalpingele U 0 = 4,5 V mõeldud elektrilampi

6.6 Ühtlaselt koormatud plaatide lihtsamad

Kontekstivabad keeled

Tuletis ja diferentsiaal

Ehitusmehaanika. EST meetod

VFR navigatsioon I (Mõisted ja elemendid I)

Smith i diagramm. Peegeldustegur

Transcript:

Füüsika täiendusõpe YFR0080 Füüsikainstituut Marek Vilipuu marek.vilipuu@ttu.ee Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 1

Tehiskaaslaste liikumine (1) Kui Maa pinna lähedal, kõrgusel kus atmosfäär on piisavalt hõre, on antud kehale teatud kindel horisontaalsuunaline kiirus, siis keha ei lange Maale, vaid hakkab raskusjõu mõjul ümber Maa ringorbiidil tiirlema. Maa tehiskaaslase orbiidile saatmiseks tuleb see kõigepealt tihedatest atmosfäärikihtidest välja viia, seetõttu stardivad nad vertikaalsuunas. 200-300 km kõrgusel on atmosfäär piisavalt hõre ja ei mõjuta peaaegu üldse tehiskaaslase liikumist. Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 2

Tehiskaaslaste liikumine (2) Mis hoiab Maa kunstlikku kaaslast orbiidil? Maa külgetõmme ehk gravitatsioonijõud. Miks väljaspool Maa atmosfääri liikuva sputniku sisemuses asuvad kehad on kaaluta olekus? Sputnik koos sisustusega on vaba langemise olekus. Kuidas tekitada kosmoselaevas kunstlikku kaalu? Nt panna kosmoselaev pöörlema ümber oma sümmeetriatelje. Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 3

Esimene kosmiline kiirus (1) See on kiirus, millega keha liigub gravitatsioonijõu mõjul ringorbiidil ümber Maa. Tuletame selle kiiruse valemi ja leiame tema väärtuse! Kui keha liigub ringorbiidil raskusjõu mõjul, siis selle kesktõmbekiirendus on võrdne raskuskiirendusega: 2 v m g = m an g= v= Rg R R on Maa raadius Siit valemist saame arvutuste tulemusel, et Maa pinna lähedal on esimeseks kosmiliseks kiiruseks 3 v 7,9 10m/ s Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 4

Esimene kosmiline kiirus (2) Suvalise taevakeha jaoks saame esimese kosmilise kiiruse arvutada valemist: v= G M R M on taevakeha mass G gravitatsioonikonstant R taevakeha raadius Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 5

Teine kosmiline kiirus See on kiirus, millal elliptiline trajektoor muutub parabooliks ja kosmoselaev või mõni muu objekt lahkub alatiseks Maa lähedalt. Teise kosmilise kiiruse väärtus on 3 v 11,2 10m/ s Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 6

Jõumoment Kui kehale mõjuv jõud ei läbi keha massikeset, siis hakkab keha pöörlema, ehk kehale mõjub jõumoment. M jõumoment F kehale mõjuv jõud r jõu õlg ehk jõu mõjusirge lühim kaugus pöörlemisteljest. α nurk jõu ja jõuõla vahel Jõumoment, mis paneb keha pöörlema päripäeva loetakse positiivseks ja vastupäeva negatiivseks Ühik on Nm Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 7

Keha tasakaalu tingimused Üldtingimus keha on tasakaalus siis, kui sellele rakendatud jõudude resultant ja nende jõudude momentide algebraline summa pöörlemistelje suhtes võrduvad nulliga. Mittepöörlev keha on tasakaalus, kui temale mõjuvate jõudude resultant võrdub nulliga. Keha, mis võib pöörelda ümber liikumatu telje on tasakaalus siis, kui kehale rakendatud jõumomentide algebraline summa selle telje suhtes võrdub nulliga. Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 8

Kehade süsteemi raskuskeskme asukoht x c raskuskeskme asukoht x n süsteemi kuuluva keha kaugus 0 punktist m n süsteemi kuuluva keha mass Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 9

Töö (1) Jõu mõjumisel muutub keha kiirus st. ta kiirendub ja deformeerub ehk muudab kuju. Jõu mõju suuruse iseloomustamiseks kasutatakse töö mõistet. Muutumatu jõu korral avaldub töö järgmise avaldisega A = F s cosα kus s on keha poolt läbitud teepikkus ja α on nurk jõuvektori ja liikumise suuna vahel. Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 10

Töö (2) Töö võib olla nii positiivne kui negatiivne, sõltuvalt jõu mõjumise suunast. Kui kehale mõjuv jõud on risti liikumise suunaga, siis selle jõu töö on 0 Töö ühik on J (džaul) 1J =1N1m Kui jõud on muutuv, siis võetakse integraal või leitakse töö graafilisel meetodil. A = F r ds Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 11

Raskusjõu töö Kui keha liikumine toimub raskusjõu mõjul, siis on töö leitav avaldisega: A= F h= r mgh kus h on keha algkõrguse ja lõppkõrguse vahe. Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 12

Elastsusjõu töö Kui kehale mõjub elastsusjõud, mille tagajärjel keha osakesed liiguvad saame elastsusjõu poolt tehtud töö leida avaldisest: (integreerimise või graafilisel teel) x on hälve tasakaaluasendist Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 13

Küsimusi ja fakte tööst Kummal juhul teeb inimene käies rohkem tööd, kas lühikeste või pikkade sammudega astudes? Lühikeste sammude korral teeb inimene oma keha tõstmiseks vähem tööd. Kas eskalaatori mootori poolt tehtav töö muutub, kui ülesliikuval eskalaatoril seisev reisija hakkab jääva kiirusega piki eskalaatori treppi üles minema? Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 14

Võimsus (1) Võimsus on füüsikaline suurus, mis võrdub töö ja selleks kulunud aja suhtega: Ehk võimsus on töö tegemise kiirus. Võimsuse ühik on W (vatt) 1W = 1J/1s Tööd, mida tehakse ühe tunni jooksul võimsusel 1 kw, nimetatakse kilovatt-tunniks. 1kWh = 3,610 6 J Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 15

Võimsus (2) Keskmine võimsus: Hetkvõimsus: A N = t Ehk teisiti da dt da = N = lim t 0 A t = r r r = F ds F = const r F r ds dt = r r F v da dt Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 16

Kasutegur Kasuteguriks nimetatakse kasuliku võimsuse ja koguvõimsuse suhet või ka kasuliku töö ja kogu töö suhet: η= N N kas kogu = A A kas kogu Tavaliselt antakse kasutegur %-des Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 17

Ülesanne nr.6-1 Kosmoselaev läheneb Kuule ühtlaselt aeglustuvalt kiirendusega 3,4 m/s 2. Leidke laevas oleva kosmonaudi kaal, kelle mass on 80 kg. Vaba langemise kiirendus Kuul on 1,6 m/s 2. Vastus: 0,40 kn Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 18

Ülesanne nr.6-2 Arvutage Kuu tehiskaaslase I kosmiline kiirus. Kuu raadius on 1,74 Mm ning raskuskiirendus Kuu pinnal on 1,62 m/s 2. Vastus: 1,6810 3 m/s Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 19

Ülesanne nr.6-4 Tehiskaaslase jälgimisel selgus, et ta liigub ümber Maa mööda ringorbiiti perioodiga 91 min. Kui kõrgel on ta maapinnast? Maa raadius on 6,37 Mm. Vastus: 3,310 2 km Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 20

Ülesanne nr.6-5 Varras pikkusega 50 cm ja massiga 100 g on kinnitatud ühest otsast ja kallutatud kõrvale vertikaalsihist nurga 30 võrra. Leidke varda raskusjõu moment kinnituspunkti suhtes. Vastus: 0,12 Nm Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 21

Ülesanne nr.6-6 60 cm pikkuse ja 100 g massiga varda otstesse on kinnitatud väikesed kehad massiga 100 g ja 150 g. Leidke sellise süsteemi raskuskese. Vastus: 26 cm kaugusel kehast massiga 150 g Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 22

Ülesanne nr.6-7 Horisontaalse kangi ühe otsa peal on kivi. Leida kivi maksimaalne mass, mida 80 kg kaaluv inimene suudab veel kangi abil tõsta, kui kangi pikkus on 2,0 m ja kivi ning kangi toetuspunkti vaheline kagus on 50 cm? Kangi mass on 10 kg. Vastus: 0.25 t Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 23

Ülesanne nr.6-9 Kui palju on vaja teha tööd 2,5 kilogrammise massiga keha tõstmiseks 2,0 m kõrgusele: 1) ühtlasel liikumisel, 2) kiirendusega 1,0 m/s 2? Vastus: 49 J; 54 J Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 24

Ülesanne nr.6-10 Vedru väljavenitamiseks 5,0 mm võrra on vaja jõudu 100 N. Selle vedru abil veeti 40 kg klotsi mööda horisontaalset lauda 45 cm. Vedamisel pikenes vedru 10 mm võrra. Kui suurt jõudu rakendati, kui palju tehti vedamisel tööd ja kui suur oli hõõrdetegur? Vastus: 0,20 kn; 90 J; 0.51 Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 25

Ülesanne nr.6-11 Veepump peab suutma pumbata ühes minutis 1,5 m 3 vett 10 m kõrgusele. Arvutage pumba mootori võimsus, kui pumba kasutegur on 70%. Vastus: 3,5 kw Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 26

Ülesanne nr.6-12 Kui palju on vaja teha tööd, et vedada keha massiga 100 kg, mööda kaldpinda 2,5 m kõrgusele? Kaldpinna nurk on 30 ja hõõrdetegur 0,40. Kui suur on selle kaldpinna kasutegur? Vastus: 4,2 kj; 59% Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 27

Kodused ülesanded 6-3, 6-8 Füüsika täiendusõpe [6.loeng] 28