Fizika segédanyag mozgástan Mi a fizika?

Hasonló dokumentumok
Pálya : Az a vonal, amelyen a mozgó tárgy, test végighalad. Út: A pályának az a része, amelyet adott idő alatt a mozgó tárgy megtesz.

Pálya : Az a vonal, amelyen a mozgó test végighalad. Út: A pályának az a része, amelyet adott idő alatt a mozgó tárgy megtesz.

Mechanika. Kinematika

Haladó mozgások A hely és a mozgás viszonylagos. A testek helyét, mozgását valamilyen vonatkoztatási ponthoz, vonatkoztatási rendszerhez képest adjuk

Pálya : Az a vonal, amelyen a mozgó test végighalad. Út: A pályának az a része, amelyet adott idő alatt a mozgó tárgy megtesz.

Kinematika szeptember Vonatkoztatási rendszerek, koordinátarendszerek

Tömegpontok mozgása egyenes mentén, hajítások

A klasszikus mechanika alapjai

1. gyakorlat. Egyenletes és egyenletesen változó mozgás. 1. példa

Mechanika Kinematika. - Kinematikára: a testek mozgását tanulmányozza anélkül, hogy figyelembe venné a kiváltó

Hely, idő, haladó mozgások (sebesség, gyorsulás)

rnök k informatikusoknak 1. FBNxE-1 Klasszikus mechanika

Mozgástan (kinematika)

Osztályozó, javító vizsga 9. évfolyam gimnázium. Írásbeli vizsgarész ELSŐ RÉSZ

A SEBESSÉG. I. kozmikus sebesség (Föld körüli körpályán való keringés sebessége): 7,91 km/s

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

Tér, idő, hely, mozgás (sebesség, gyorsulás)

Munka, energia Munkatétel, a mechanikai energia megmaradása

Felvételi, 2018 szeptember - Alapképzés, fizika vizsga -

Nemzetközi Mértékegységrendszer

Fizika feladatok - 2. gyakorlat

Képlet levezetése :F=m a = m Δv/Δt = ΔI/Δt

Newton törvények, lendület, sűrűség

EGYENES VONALÚ MOZGÁSOK KINEMATIKAI ÉS DINAMIKAI LEÍRÁSA

Komplex természettudomány 3.

W = F s A munka származtatott, előjeles skalármennyiség.

Periódikus mozgás, körmozgás, bolygók mozgása, Newton törvények

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

Gyakorló feladatok Egyenletes mozgások

Speciális mozgásfajták

A mechanika alapjai. A pontszerű testek kinematikája. Horváth András SZE, Fizika és Kémia Tsz szeptember 29.

Mérnöki alapok 1. előadás

A mechanika alapjai. A pontszerű testek dinamikája

3. fizika előadás-dinamika. A tömeg nem azonos a súllyal!!! A súlytalanság állapotában is van tömegünk!

Sebesség A mozgás gyorsaságát sebességgel jellemezzük. Annak a testnek nagyobb a sebessége, amelyik ugyanannyi idő alatt több utat tesz meg, vagy

A fizikai mennyiség, a mérés

Fizika példák a döntőben

A test tömegének és sebességének szorzatát nevezzük impulzusnak, lendületnek, mozgásmennyiségnek.

Körmozgás és forgómozgás (Vázlat)

Newton törvények, erők

Hatvani István fizikaverseny Döntő. 1. kategória

Hely, idő, haladó mozgások (sebesség, gyorsulás)

Mechanikai rezgések Ismétlő kérdések és feladatok Kérdések

Mozgással kapcsolatos feladatok

Lendület. Lendület (impulzus): A test tömegének és sebességének szorzata. vektormennyiség: iránya a sebesség vektor iránya.

Erők (rug., grav., súrl., közegell., centripet.,), és körmozgás, bolygómozgás Rugalmas erő:

3. Egy gépkocsi egyenletesen halad az egyenes országúton. Az utasok 10 perc alatt 13 kilométerkövet számolnak meg.

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Megoldások

Bor Pál Fizikaverseny 2016/17. tanév DÖNTŐ április évfolyam. Versenyző neve:...

2.3 Newton törvények, mozgás lejtőn, pontrendszerek

A LÉGKÖRBEN HATÓ ERŐK, EGYENSÚLYI MOZGÁSOK A LÉGKÖRBEN

Fizika alapok. Az előadás témája

TestLine - 7. Fizika Témazáró Erő, munka, forgatónyomaték Minta feladatsor

TestLine - 7. Fizika Témazáró Erő, munka, forgatónyomaték Minta feladatsor

A nagyobb tömegű Peti 1,5 m-re ült a forgástengelytől. Összesen: 9p

1 2. Az anyagi pont kinematikája

Tömegvonzás, bolygómozgás

Gépészmérnöki alapszak Mérnöki fizika ZH NÉV: október 18. Neptun kód:...

DINAMIKA ALAPJAI. Tömeg és az erő

Az egyenes vonalú egyenletes mozgás

Rezgés tesztek. 8. Egy rugó által létrehozott harmonikus rezgés esetén melyik állítás nem igaz?

A LÉGKÖRBEN HATÓ ERŐK, EGYENSÚLYI MOZGÁSOK A LÉGKÖRBEN

58. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2016/2017 Okresné kolo kategórie F Texty úloh v maďarskom jazyku

Rezgőmozgás, lengőmozgás

Newton törvények és a gravitációs kölcsönhatás (Vázlat)

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika ZH, október 10.. CHFMAX. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

Testek mozgása. Készítette: Kós Réka

33. Mikola Sándor Országos Tehetségkutató Fizikaverseny I. forduló feladatainak megoldása. Gimnázium 9. évfolyam

Bor Pál Fizikaverseny 2013/2014-es tanév DÖNTŐ április évfolyam. Versenyző neve:...

A szilárd halmazállapotú anyag:

Az éjszakai rovarok repüléséről

A LÉGKÖRBEN HATÓ ERŐK, EGYENSÚLYI MOZGÁSOK A LÉGKÖRBEN

Az erő legyen velünk!

Feladatok megoldásokkal az első gyakorlathoz (differencia- és differenciálhányados fogalma, geometriai és fizikai jelentése) (x 1)(x + 1) x 1

NULLADIK MATEMATIKA szeptember 13.

Műhely-foglalkozás. 62. ORSZÁGOS FIZIKATANÁRI ANKÉT ÉS ESZKÖZBEMUTATÓ Debrecen, március Dr. Beszeda Imre, Nyíregyházi Egyetem

1. Feladatok munkavégzés és konzervatív erőterek tárgyköréből. Munkatétel

Exponenciális és logaritmusos kifejezések, egyenletek

Tehát az A, C, D szabályosan közlekedik, a B nem szabályosan.

Dinamika. A dinamika feladata a test(ek) gyorsulását okozó erők matematikai leírása.

Mérnöki alapok 2. előadás

Koordinátageometria. , azaz ( ) a B halmazt pontosan azok a pontok alkotják, amelynek koordinátáira:

Az elliptikus hengerre írt csavarvonalról

Speciális relativitás

Adatok: fénysebesség, Föld sugara, Nap Föld távolság, Föld Hold távolság, a Föld és a Hold keringési és forgási ideje.

1. Egy háromtengelyes tehergépjármű 10 tonna saját tömegű. 130 kn. 7 m. a.) A jármű maximális össztömege 24 tonna lehet.(előadás anyaga)!!!!

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

Csoportmódszer Függvények I. (rövidített változat) Kiss Károly

NÉMETH LÁSZLÓ VÁROSI MATEMATIKA VERSENY 2014 HÓDMEZŐVÁSÁRHELY OSZTÁLY ÁPRILIS 7.

Egy nyíllövéses feladat

EGY ABLAK - GEOMETRIAI PROBLÉMA

SZÁMÍTÁSI FELADATOK I.

A forgalomsűrűség és a követési távolság kapcsolata

A Föld középpontja felé szabadon eső test sebessége növekszik, azaz, a

Tartalom. Fizika 1,

STATISZTIKA I. Centrális mutatók. Helyzeti középértékek. Középértékek. Bimodális eloszlás, U. Módusz, Mo. 4. Előadás.

Fizika vetélkedő 7.o 2013

Gyakorlat 30B-14. a F L = e E + ( e)v B képlet, a gravitációs erőt a (2.1) G = m e g (2.2)

FIZIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

a) Valódi tekercs b) Kondenzátor c) Ohmos ellenállás d) RLC vegyes kapcsolása

Átírás:

Fizika segédanyag mozgástan Mi a fizika? Az anyagok, testek viselkedését, jelenségeket leíró természettudomány sok részterülettel. - mechanika - mozgástan, erőtan, munka-energiatan - hőtan hőtágulás, termodinamika - elektromosság- és mágnességtan - atom- és atommagfizika - optika és hullámtan - stb. A mozgások és más fizikai jelenségek jellemzése: - fizikai mennyiségek mérőszámmal és mértékegységgel és a kapcsolataikat leíró - képletekkel, törvényekkel Régi és új mértékegységek sokasága SI-rendszer (System International): alapmértékegységek: méter, másodperc (szekundum), kilogramm, mól, amper, candela, kelvin. rengeteg leszármaztatott mértékegység. (a mértékegységek szorzásával, osztásával és hatványozásával készülnek) pl. a sebesség mértékegységei, a m/s ( méter per szekundum ), km/h a terület és térfogat egységei a m 2 és m 3 (négyzetméter és köbméter) a gyorsulás mértékegysége a m/s 2 ( méter per szekundumnégyzet ) az erő mértékegysége a N (newton) 1 N = 1 kg. m/s 2 Egyéb nem SI (de az SI-hez köthető) mértékegységek: dekagramm, gramm, milligramm, mázsa, tonna, (kilotonna, megatonna) deciméter, centiméter, milliméter, mikrométer, kilométer, fényév, parsec óra, perc, nap, év, stb. I. Mozgástan kinematika (csak leírja a mozgásokat, az okokkal nem fogl.) (jelentősége: pl. autóverseny, űrutazás, stb.) Az okok azért fontosak ám!

1, Mi a mozgás? A test helyének változása a térben és időben. Egyszerű mozgások: Helyváltoztatásnál egy test elmozdul a helyéről, odébb megy. Helyzetváltoztatás, ha pl. forgolódunk az ágyban, vagy egy helyben állva megfordulunk, vagy ha egy kerék egy helyben forog. Összetett mozgások: Két, vagy több mozgástípus egyszerre is végbemehet: a haladó kerékpár kereke együtt halad a járművel (azaz hozzá képest nem is halad), miközben a kerékpárhoz képest mozog - egyhelyben forog. A mozgás relatív (viszonylagos): a vizsgált tárgy mihez képest és hogyan mozog (előző példa)! nyugalomban vagyok a Földhöz képest, de együtt forgok is vele. Emiatt kb. 1000 km/h sebességgel mozgok és emellett a Föld velem együtt még kb. 107500 km/h sebességgel száguld a Nap körüli körpályáján is! (Hol is van akkor itt nyugalom?)

Vonatkoztatási rendszer (koordináta rendszer): A vasúti kocsihoz rögzített vonatkoztatási rendszerben nyugodtan ülve (hozzá képest nem mozgunk) gyönyörködünk a mellettünk elsuhanó tájban (a talajhoz, a tájhoz képest mozgunk.) De a táj is mozog hozzánk képest elsuhan,- csak éppen az ellenkező irányban! A vonatkoztatási rendszernek van egy középpontja, origója, amiből gondolatban három egymásra merőleges félegyenest ( x, y, és z koordinátatengelyt) meghúzva már el is készült a háromdimenziós koordináta rendszer. Ebben minden pont helyét három helykoordinátával lehet megadni: x, y és z koordinátákkal. A vektorok: irányított egyenes szakaszok. vektormennyiség pl. sebesség, erő stb., mert irányuk van- A testek helyét bármely rendszerben megadja a helyvektor. (az ábrán r1 és r2)

Az origóból egy adott P 1, (P 2 stb ) ponthoz húzott irányított egyenes szakaszt a P1 pont helyvektorának nevezzük. Ha egy test a mozgása folytán A-ból B pontba kerül egy tetszőleges (általában görbe vonalú) pályán, a P 1 -ból P 2 -be húzott vektort (irányított egyenes szakasz) a test elmozdulásnak (elmozdulásvektor) nevezzük. A pályagörbe (lehet egyenes is) adott ívhosszát nevezzük megtett útnak. A megtett út lehet egyenlő hosszúságú az elmozdulással, de csak egyenes pálya esetén. Minden egyéb esetben az elmozdulás kisebb, mint az út. Hétköznapi módon mondva a két pont közötti elmozdulás nagysága egyenlő a lehető legkisebb távolsággal ( toronyiránt ).

2, A mozgások csoportosítása: Pályagörbe szerint: a, egyenes vonalú b, görbe vonalú, azon belül szabályos kör-, ellipszis, parabola-, stb., vagy egyéb teljesen szabálytalan alakú pálya Időbeli lefolyása szerint: a, egyenletes (állandó sebességű) b, változó (lassuló, gyorsuló), azon belül egyenletesen, illetve nem egyenletesen változó mozgás (c, időben ismétlődő, azaz periodikus mozgás pl. inga)

Az egyenletes mozgás: (Általában az egyenes vonalú egyenletes mozgással szokták kezdeni, de a pálya alakja most még közömbös.) Egy mozgásra akkor mondhatjuk, hogy egyenletes, ha a mozgó test egyenlő idők alatt egyenlő nagyságú utakat tesz meg

A megtett út egyenesen arányos az eltelt idővel. Ekkor az összetartozó értékpárok hányadosa állandó. összetartozó értékpár az időtartam (jele: t), illetve a közben megtett út (jele: s) Hányadosuk: v = s = állandó. Ezt az állandót nevezzük sebességnek (jele: v) t s (méter) Tehát: v = t (secundum) Ha a sebesség állandó, akkor értéke egy konkrét számmal megadható, pl. v = 4,5 m/s azaz a mozgást végző test minden egyes másodpercben 4,5 méter utat tesz meg. A közlekedésben inkább a km/h használatos. Ha egy gyalogos másodpercenként 1 métert tesz meg, akkor a sebessége v = 1 m/s. Így egy óra, azaz 3600 másodperc alatt éppen 3,6 kilométert (3600 métert) fog megtenni, azaz a sebessége 3,6 km/h. Tehát a sebesség m/s-ban megadott számértékét 3,6-tal szorozva megkapjuk a sebesség km/h-ban kifejezett értékét. Pillanatnyi sebesség: Ez az, amit a gépjárművek sebességmérő órája kijelez. Egy adott pillanatra ezt úgy kell megadni, hogy egy nagyon rövid időtartam t (ejtsd: delta té ) alatt megtett rövidke utat s ( delta es ) veszünk és velük számolunk: v pill. = s t (A (delta- görög betű) jel különbséget, változást jelöl, néha nagyon kis mennyiséget.)

Átlagsebesség: amit változó mozgásoknál szokás használni. A közlekedésben nagyon valószínűtlen, hogy két helység (pl. Kalocsa és Budapest) között sikerüljön pl. pontosan 80 km/h sebességgel végigmenni, mert egy lámpa, vagy egy előttünk lassan haladó traktor miatt nem tudunk egyenletesen haladni. De ha ezt a 120 km-t megtesszük pl. 2 óra alatt, akkor ezen a távon v = s 120 km = = 60 km/h nagyságú az átlagsebességünk. t 2 h (A 2 óra időtartamból valószínűleg a csak nagyon rövid ideig haladtunk éppen 60 km/h-val.) Az átlagsebességen annak a sebességnek a nagyságát értjük, amekkora sebességgel egyenletesen haladva az adott hosszúságú utat ugyanannyi idő tennénk meg, mint amennyi idő alatt ez a változó nagyságú sebességgel történt. átlagsebesség = összes út összes idő

Kidolgozott feladat: A Baja-Kalocsa távolság 40 km, ezt 60 km/h átlagsebességgel tettük meg. A Kalocsa-Solt távolság 35 km, ezt pedig 80 km/h-val. Ha Kalocsán nem várakoztunk, mekkora a teljes Baja-Solt útra vonatkozó átlagsebességünk? Itt már sokan a 70 km/h-t mondanák, mert a 60-nak és a 80-nak ez az átlaga, DE EZ NEM JÓ! adatok: (az 1-es index az út első, a 2-es a második részére vonatkozik) v 1 = 60 km/h s1 = t1 v1 és s2 = t2 v2 s t = v-ből t = s v v 2 = 80 km/h s 1 = 40 km s 2 = 35 km t 1 = és t 2 = Ennek alapján kiszámíthatjuk a két időt, t 1 és t 2 -t. s1 = 40 km v1 60 km/h = 2/3 h (óra) = 0,6667 h (= 40 perc) s2 = 35 km = 7/16 h = 0,4375 h (= 26,25 perc) v2 80 km/h s össz = s 1 + s 2 = 40 + 35 = 75 km és t össz = t 1 + t 2 = 0,6667 h + 0,4375 h = 1,1042 h így v átl = s össz /t össz = 75 km / 1,1042 h = 67,92 km/h (és nem 70 km/h!!) Tehát, ha egy két szakaszból álló útra ismerjük mindkét sebességet (v 1 és v 2 ), és ki akarjuk számítani a teljes útra vonatkozó átlagsebességet, a vátl = összes út összes idő képlettel kell számolni. A v átl = v1+v2 képlet pedig szinte sohasem igaz!! 2 Ez a képlet ( egyenletes mozgásoknál) egyetlen esetben használható, ha a két útszakaszt egyenlő idők alatt teszi meg a mozgó test! (Ha egy adott távolság két egyenlő hosszúságú részére akarjuk a képletet ráerőltetni, nem kapunk jó eredményt, hiszen nem egyforma ideig tart megtenni őket két különböző sebességgel!) Aki nem hiszi, számítsa ki!

Változó mozgások Változik a sebességvektor iránya és/vagy nagysága (gyorsulás, lassulás, kanyarodás)

5, Az egyenletesen változó (gyorsuló-lassuló) mozgások Ha egy test sebessége azonos időtartamok alatt (bármilyen hosszúak, vagy rövidek is azok) mindig ugyanannyival nő, vagy csökken, akkor egyenletesen változó mozgásról beszélünk. Pl. ha álló helyzetből indulva 2 másodpercnél 5 m/s, 4s nél10 m/s, 6 s-nél15 m/s, 8 s-nél pedig 20 m/s, akkor elmondhatjuk, hogy a sebe3sség 2 másodpercenként 5m/s-mal nő (másodpercenként 2,5ms-mal). Ez esetben a sebesség változása ( v) egyenesen arányos az eltelt idővel ( t). Azaz a hányadosuk állandó, és ezt a hányadost nevezzük a test gyorsulásának. (jele: a) a = v t, vagy a = v t (Az időnél nem feltétlenül jelöljük a jelet) Jelen esetben pl. ( t) = t = 4 s-hoz v = 10 m/s tartozik. 10 m/s Ezért a = = 2,5 (m/s 2) (tehát a gyorsulás nagysága 2,5 m/s 2 ) 4 s A gyorsulás tehát az időegység (1 másodperc) alatti sebességváltozás nagyságát mutatja meg. Így ha a gyorsulás pl. 3,8 m/s 2 nagyságú, akkor a sebesség minden másodpercben 3,8 m/s-mal nő, azaz álló helyzetből indulva 1s múlva 3,8 m/s, 2 s elteltével 7,6 m/s, 10 s múlva pedig már 38 m/s sebességgel mozog. A gyorsuló test által megtett út bonyolultabb képlettel számítható ki, mint az egyenletes (állandó sebességű) mozgásnál. Ha egy test (jármű) valamilyen kezdősebességről egyenletesen gyorsulva mozog, akkor a s = v 0 t + a 2 t2 képlet használandó Itt s a megtett út, v 0 a kezdősebesség, a a gyorsulás, t pedig az eltelt idő. Kidolgozott feladat: Egy 90 km/h sebességű autó utolér egy lassabban haladó járművet és a biztonságos előzés miatt 6 másodpercig 3 m/s 2 gyorsulással gyorsulva megelőzi. Mekkora lett a sebessége a manőver végére és mennyi utat tett meg közben? Mekkora volt az átlagsebessége a gyorsuló szakaszon? Adatok: v 0 = 90 km/h = 90 3,6 = 25 m/s Az elért sebesség: v 1 = v 0 + v = v 0 + a t a = 3 m/s 2 v 1 = 25 m/s + 3 m/s 2 6 s = 25 +3 6 = 25+18 = 43 m/s = 154,8 km/h t = 6 s Tehát az autó sebessége 18 m/s-mal nőtt (25-ről 43 m/s-ra). A megtett út: s = v 0 t + a 2 t2

s = 25 6 + 3 2 62 = 150 + 1,5 36 = 150 + 54 = 204 m Tehát az autó 204 méter utat tett meg a gyorsulás 6 másodperce alatt. összes út 204 m AZ átlagsebesség: v átl. = = = 34 m/s (= 122 km/h) összes idő 6 s Itt van egy érdekesség: a kezdősebesség v0 = 25 m/s, a végsebesség v1 = 43 m/s. Az átlagsebesség pedig pontosan e két sebesség számtani középértéke: v átl. = v0+v1 = 25+43 = 34 m/s 2 2 De azért biztonságosabb az összes úttal és összes idővel számolni! Kidolgozott feladat: Egy alma leesett a fáról és 17 m/s sebességgel csapódott a talajba (már cefrének sem jó). Milyen magasról esett és hány másodpercig zuhant? Mekkora volt az átlagsebesség? Adatok: v 0 = 0 m/s valószínűleg éppen csak elengedte az ág, tehát álló helyzetből indult az alma. v 1 = 17 m/s a = g = 9,81 m/s2 g : a gravitációs gyorsulás, a magyarországi átlagértéke 9,81 m/s 2. Mivel a = v ezért v 1 v 0 = v = a t t Így 17-0 = 9,81 t tehát 17 = 9,81 t t = 17 = 9,81 1,73 s Tehát az alma mindössze 1,73 másodperc alatt hullott a porba. A megtett út: s = v 0 t + a 2 t2 s = 0 1,73 + 9,81 2 1,732 = 0 + 4,905 2,9929 = 14,68 m Az alma tehát14,68 m magasról esett le. Az átlagsebesség: v átl. = összes út összes idő ez tulajdonképpen a kiszámítandó magasság: = 14,68 m 1,73 s = 8,486 m/s A pontos érték 8,5 m/s lenne, mert az egyenletesen gyorsuló mozgásnál ez a kezdő- és a végsebesség számtani középértéke. v átl. = (0 + 17) 2 = 8,5 m/s A pontatlanság oka: a kiszámított idő és az út kerekített értékéből számolva az átlagsebesség is pontatlan lett.

6, A szabadesés: A fizikában szabadesésen az olyan mozgásokat értjük, amelyeknél a mozgó testre egyedül a gravitáció van hatással. A hétköznapi gyakorlatban szabadesésről beszélnek akkor is, ha az ejtőernyősök szabadon zuhannak a talaj felé. Ilyenkor valójában azért nem beszélhetünk igazi szabadesésről, mert a gravitációs erőn kívül a közegellenállás is hat az ejtőernyősre, ami miatt nem gyorsulhat fel túl nagy mértékben. A szabadesés gyakorlatilag egy egyenletesen gyorsuló mozgás, amelyben a gyorsulást a gravitáció okozza. Ezért ezt gravitációs, vagy nehézségi gyorsulásnak nevezzük és a helyett g -vel jelöljük. Magyarországon az értéke: g = 9,81 m/s 2 (de gyakran 10 m/s 2 -tel számolunk). A Földön a g értéke a földrajzi helytől függően kissé változik: a legnagyobb az Északi és a Déli saroknál (a forgás okozta kismértékű lapultság miatt ezek valamivel közelebb vannak bolygónk középpontjához) az Egyenlítőn pedig a legkisebb a g értéke. Befolyásolja még az értékét a felszín alatti kőzetek, ásványok sűrűsége is. A gravitációs gyorsulás pontos eloszlását ismerve a geológusok egyes helyeken valószínűsíthetik különböző ásványkincsek előfordulását. Eötvös Loránd saját fejlesztésű műszerével az Eötvös-ingával igen nagy pontossággal tudta mérni a g értékét.

Körmozgások: