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

Hasonló dokumentumok
Kinematika. A mozgás matematikai leírása, a mozgást kiváltó ok feltárása nélkül.

DINAMIKA ALAPJAI. Tömeg és az erő

Mit nevezünk nehézségi erőnek?

Fizika alapok. Az előadás témája

Komplex természettudomány 3.

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

Newton törvények és a gravitációs kölcsönhatás (Vázlat)

1. Feladatok a dinamika tárgyköréből

PÉLDÁK ERŐTÖRVÉNYEKRE

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

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

Newton törvények, erők

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

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK január 30.

Newton törvények, lendület, sűrűség

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

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

Newton törvények, erők

Mágneses mező tesztek. d) Egy mágnesrúd északi pólusához egy másik mágnesrúd déli pólusát közelítjük.

Speciális mozgásfajták

Tömegpontok mozgása egyenes mentén, hajítások

A testek tehetetlensége

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK február 13.

EGYSZERŰ GÉPEK. Azok az eszközök, amelyekkel kedvezőbbé lehet tenni az erőhatás nagyságát, irányát, támadáspontjának helyét.

W = F s A munka származtatott, előjeles skalármennyiség.

Q 1 D Q 2 (D x) 2 (1.1)

Irányításelmélet és technika I.

A mechanika alapjai. A pontszerű testek dinamikája

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

Kinematika szeptember Vonatkoztatási rendszerek, koordinátarendszerek

Periódikus mozgás, körmozgás, bolygók mozgása, Newton törvények

A LÉGKÖRBEN HATÓ ERŐK, EGYENSÚLYI MOZGÁSOK A LÉGKÖRBEN

Newton törvények, erők

FIZIKA II. Dr. Rácz Ervin. egyetemi docens

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

Dinamika, Newton törvények, erők

Mechanika. Kinematika

Az alábbi fogalmak és törvények jelentését/értelmezését/matematikai alakját (megfelelő mélységben) ismerni kell: Newtoni mechanika

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

Mérések állítható hajlásszögű lejtőn

Erők (rug., grav., súly, súrl., közegell., centripet.,), forgatónyomaték, egyensúly Rugalmas erő:

A LÉGKÖRBEN HATÓ ERŐK, EGYENSÚLYI MOZGÁSOK A LÉGKÖRBEN

Fizika 1i, 2018 őszi félév, 4. gyakorlat

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

Tömegvonzás, bolygómozgás

Rezgőmozgás. A mechanikai rezgések vizsgálata, jellemzői és dinamikai feltétele

FIZIKA ZÁRÓVIZSGA 2015

Vezetők elektrosztatikus térben

A LÉGKÖRBEN HATÓ ERŐK, EGYENSÚLYI MOZGÁSOK A LÉGKÖRBEN

2.3 Newton törvények, mozgás lejtőn, pontrendszerek

1. Feladatok munkavégzés és konzervatív erőterek tárgyköréből. Munkatétel

Erők fajtái. Fajtái: Irányuk, funkciójuk alapján: húzóerő, tolóerő, tartóerő, nyomóerő

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

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

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

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

Tárgymutató. dinamika, 5 dinamikai rendszer, 4 végtelen sok állapotú, dinamikai törvény, 5 dinamikai törvények, 12 divergencia,

Munka, energia Munkatétel, a mechanikai energia megmaradása

Hidrosztatika. Folyadékok fizikai tulajdonságai

A Hamilton-Jacobi-egyenlet

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

A kísérlet célkitűzései: A súrlódási erőtípusok és a közegellenállási erő kísérleti vizsgálata.

Kirchhoff 2. törvénye (huroktörvény) szerint az áramkörben levő elektromotoros erők. E i = U j (3.1)

2 óra szeminárium, kedd 10 óra, 3/II terem. Elektronikus anyag: comodi.phys.ubbcluj.ro/elmeletifizika

Elméleti kérdések 11. osztály érettségire el ı készít ı csoport

Merev testek kinematikája

Erők fajtái, lendület Példák

A mechanikai alaptörvények ismerete

1. ábra. 24B-19 feladat

Ábragyűjtemény levelező hallgatók számára

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

Tehetetlenség, tömeg, sűrűség, erők fajtái

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

A +Q töltés egy L hosszúságú egyenes szakasz mentén oszlik el egyenletesen (ld ábra ábra


Elméleti kérdések és válaszok

Digitális tananyag a fizika tanításához

Figyelem! Csak belső és saját használatra! Terjesztése és másolása TILOS!

Lássuk be, hogy nem lehet a három pontot úgy elhelyezni, hogy egy inerciarendszerben

IMPULZUS MOMENTUM. Impulzusnyomaték, perdület, jele: N

38. Mikola Sándor Országos Tehetségkutató Fizikaverseny II. forduló március óra A verseny hivatalos támogatói

2.4. Coulomb-súrlódással (száraz súrlódással) csillapított szabad rezgések

A II. kategória Fizika OKTV mérési feladatainak megoldása

Felvételi, 2018 szeptember - Alapképzés, fizika vizsga -

Mágneses mező jellemzése

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

Mérnöki alapok 2. előadás

Elméleti kérdések és válaszok

rnök k informatikusoknak 1. FBNxE-1 Klasszikus mechanika

Sztehlo Gábor Evangélikus Óvoda, Általános Iskola és Gimnázium. Osztályozóvizsga témakörök 1. FÉLÉV. 9. osztály

Mechanika - Versenyfeladatok

Rezgőmozgás, lengőmozgás

Előszó.. Bevezetés. 1. A fizikai megismerés alapjai Tér is idő. Hosszúság- és időmérés.

Mechanikai rezgések Ismétlő kérdések és feladatok Kérdések

Felvételi, 2017 július -Alapképzés, fizika vizsga-

Fizika feladatok október 19.

2. REZGÉSEK Harmonikus rezgések: 2.2. Csillapított rezgések

28. Nagy László Fizikaverseny Szalézi Szent Ferenc Gimnázium, Kazincbarcika február 28. március osztály

Elektromágnesség tesztek

Elektromágnesség tesztek

Átírás:

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

Newton törvényei: I. Newton I. axiómája: Minden nyugalomban lévő test megtartja nyugalmi állapotát, minden mozgó test pedig egyenes vonalú egyenletes mozgását mindaddig, amíg egy másik test vagy mező annak megváltoztatására nem kényszeríti. ugyanez kicsit pontosabban megfogalmazva: Kiválasztási axióma: Létezik olyan vonatkoztatási rendszer amelyben a magára hagyott testek megtartják eredeti mozgásállapotukat (azaz a sebesség vektor állandó). Az ilyen rendszereket inerciarendszereknek nevezzük. A légpárnás asztalon mozgó korong jó közelítéssel egy magára hagyott testnek számít. Mozgása az asztalhoz (Föld felszínéhez) képest jó közelítéssel egyenes vonalú egyenletes, tehát a Föld felszínéhez rögzített rendszer jó közelítéssel (mindennapi élet történéseire) inerciarendszer.

Newton törvényei: II. Ha egy testre erő hat az megváltoztatja annak mozgásállapotát (a sebesség vektort). Ekkor a test gyorsul (a gyorsulás vektor nem nulla). Newton II. axiómája: Egy állandó tömegű test gyorsulása arányos a testre ható erővel és ellentétesen arányos a test tömegével. A gyorsulás a testre ható erő irányába mutat.

Newton törvényei: III. Newton III. axiómája: (Hatás-ellenhatás törvénye) Ha az A test a B testre erőt fejt ki, akkor a B test is erőt fejt ki az A testre. Ez az erő azonos nagyságú, de ellentétes irányú az erővel.

Newton törvényei: IV. Newton IV. axiómája: (A szuperpozíció elve) Ha egy tömegpont egyidejűleg több erőhatásnak is ki van téve, akkor azok együttes hatása egy eredő erővel helyettesíthető. Az eredő erő a testre ható összes erő vektori összege:

A Galilei-féle relativitási elv Bármely két egymáshoz képest állandó sebességgel mozgó vonatkoztatási rendszerben a mechanikai jelenségek ugyanúgy mennek végbe. Pl. a rázkódástól eltekintve nem érezzük, hogy mozog-e a vonat, ha állandó sebességgel halad. A leejtett pénzérme ugyanúgy függőlegesen egyenletesen gyorsulva esik. Az ilyen vonatkoztatási rendszerek közül tehát egyik sincs kitüntetve, nincsen egy abszolút nyugvó vonatkoztatási rendszer. Egymáshoz képest mozgó rendszerek közötti kapcsolat: Mozogjon a K rendszer a K-hoz képest a pozitív x irányba v 0 sebességgel. Egy dt idő alatt az origók közötti távolság: Tehát a mért koordinátakülönbségek K -ban: Továbbá: (órák szinkronban) Ezeket dt-vel (ill. dt ) osztva (deriválunk) megkapjuk a sebességek közötti kapcsolatot (lila vonal egy mozgó test pályadarabja):

Erőtörvények Olyan függvények melyek matematikai alakban megadják a testre ható erőket. Ezeknek a függvényeknek a változói lehetnek: -a test helye - a test sebessége - az idő

Newton-féle gravitációs erő Két tömegpont közötti erő arányos a két tömeg szorzatával és fordítottan arányos a távolságuk négyzetével. F = γm 1m 2 r 2 A kölcsönhatás mindig vonzó. Az arányossági tényező az univerzális gravitációs állandó: Az erőtörvény egyszerű alakja kiterjedt testekre is érvényes, amennyiben gömbszimmetrikusok. A távolság a középpontok között mérendő. A vektori alak megadja az erő irányát is:

Súlyerő Amikor a test elmozdulása elhanyagolható méretű az bolygó (vagy hold stb.) sugarához képest, akkor a gravitációs erő homogénnek (helytől független) vehető. Pl. a Földünk felszínének közelében végbemenő mozgásokra az általános Newton-féle erőtörvényből kapjuk: gravitációs gyorsulás a Föld felszínén m

Coulomb-erő A Coulomb-erő két ponttöltés között hat, arányos a töltések szorzatával és ellentétesen arányos a távolságuk négyzetével. Az erőtörvény alakja ugyanolyan mint a Newton-féle gravitációs erő esetében: Mivel a töltések lehetnek pozitívok és negatívok a kölcsönhatás lehet vonzó vagy taszító. Coulomb állandó A Newton-féle gravitációs érőhöz hasonlóan, gömbszimmetrikus töltött testek esetében is használható a ponttöltésekre vonatkozó erőtörvény. (a távolság ugyanúgy a középpontok között mérendő)

Lorentz-erő Mágneses térben mozgó töltött részecskére ható erő: Az erő merőleges a mágneses indukcióra és a részecske sebességére egyaránt. Eredmény: kör vagy csavar alakú mozgás az indukcióvonalak körül. csavar alakú mozgás: henger koordinátarendszer jól használható

Rugóerő Hooke-törvény: Az erő az egyensúlyi helyzettől mért deformáció méretével arányos és azzal ellentétes irányú. Az arányossági tényező a rugóállandó D. x

Súrlódási erő Három fajta lehet: 1. tapadási: A két felület egymáshoz képesti mozdulatlanságát igyekszik megőrizni. Értéke bármekkora lehet egy bizonyos maximális értékig (míg meg nem csúszik). amíg 2. csúszási: Két egymáson csúszó felület között fellépő erő, mely a mozgást igyekszik gátolni. Csak az anyagi minőségtől (μ) és a felületeket összenyomó erőtől függ. 3. gördülési: Felületen guruló testre hat a mozgással ellenkező irányban. (pl. emiatt áll meg a guruló billiárd vagy teke golyó)

Közegellenállás vagy légellenállás Arányos a test sebességével, ill. a sebesség négyzetével, azzal ellentétes irányú. Az arányossági tényező c függ: - a test mozgásra merőleges felületének nagyságától - a test alakjától (mennyire áramvonalas) - a közeg sűrűségétől

Kényszererők Ezek nagysága éppen akkora, hogy a kényszerfeltétel teljesüljön: pl. kötélerő, tartóerő, tapadási súrlódás (a megcsúszás határáig) kötél nem nyúlik nem mehet bele a lejtőbe ne csússzon meg

Tehetetlenségi erők* Ezek nem valódi (valamilyen kölcsönhatásból származó) erők, hanem fiktív erők. Akkor lépnek fel, ha a vonatkoztatási rendszerünk nem inerciarendszer. A gyorsuló rendszerek nem inerciarendszerek. Pl. - fékező, gyorsuló vagy kanyarodó autó - forgó körhinta vagy centrifuga - szigorúan véve bármelyik bolygó vagy hold (keringés és forgás)

Gyorsuló vonatkoztatási rendszerek Bizonyos esetekben szükség lehet a mozgás gyorsuló rendszerben történő leírására (illetve nem hanyagolhatóak el a Föld forgása miatti tehetetlenségi erők). Inerciarendszer (K): A test gyorsulással mozog (együtt a K* rendszerrel) a ráható erőnek köszönhetően. Gyorsuló rendszer (K*): A test nyugalomban van (a* = 0), mert a testre ható erők eredője zérus (beleértve a fiktív erőt.) Tehát:

Centrifugális erő és Coriolis-erő A tehetetlenségi erő meghatározásához először határozzuk meg a test gyorsulását egy inerciarendszerben vizsgálva. Ezután alkalmazhatjuk az előbb látott eredményt: Centrifugális erő: Forgó mozgást végző testre hat, a középponttól kifelé mutat (centripetális gyorsulással ellentétes irányba) Coriolis-erő: (az F cf továbbra is hat!) Forgó rendszerben sugárirányban mozgó testre EZ IS hat (a kerületi sebesség sugárfüggése miatt a t és a r is van) F cor = ma t = m 2ω v = 2mv ω a r a t a 0 F = F cf + F cor ide térülne el a korong rendszerében nézve ha nem hatna rá tangenciális valódi erő (ábrán csak a t szerepel)

A dinamika alapegyenlete Ha összegezzük Newton I., II., és IV. axiómáját, megkapjuk a dinamika alapegyenletét: Ezeket koordinátánként kiírva, illetve az erőkre beírva a megfelelő erőtörvényeket, megkapjuk a mozgásegyenleteket. Pl. derékszögű Descartes koordinátarendszerben: másodrendű, csatolt differenciálegyenletek Az erők nem függhetnek a gyorsulástól, mert az ellentmondana a szuperpozíció elvének. A megoldáshoz meg kell még adni 6 integrálási állandót. Ezek általában a kezdeti hely 3 koordinátája és a kezdeti sebesség 3 koordinátája: Az egyenleteket megoldva megkapjuk a mozgástörvényt, mely megmondja, hogy a test hol tartózkodik egy bizonyos időben (a pálya egyenlete):

Példa: Lejtőn mozgó test Alkalmazva a dinamika alapegyenletét: Célszerű párhuzamos és merőleges komponenseket vizsgálni, mert tudjuk, hogy az y irányú eredő erőnek zérusnak kell lennie: Mivel a tartóerő egyben a nyomóerő is: Beírva az (x) egyenletbe a súrlódást: Ha a < 0 jön ki megoldásnak: - a lefelé csúszó test lassul Lejtőre helyezett test egyensúlyának feltétele: - a nulla eredő erőhöz szükséges tapadási súrlódási erőnek kisebbnek kell lennie, mint a lehetséges maximális érték (μ t F T )