LIIKUMISE ÜLDMUDELID

1. LIIKUMISE ÜLDMUDELID

2. Kulgemine • Kulgemine ehk kulgliikumine ehk translatsioon on jäiga keha liikumine, mille korral keha kõikide punktide trajektoorid on ühe kujuga ja ühepikkused. Iga kaht keha punkti ühendav sirge jääb sellisel liikumisel iseendaga alati paralleelseks. • Näiteks keha liikumine sirgel trajektooril (sirgliikumine) on kulgemine, aga kulgemine on ka helikopteri lend, kui tiivik jääb kogu aeg horisontaalseks. • Liikumise kirjeldamisel kasutatakse tavaliselt mõistet punktmassi. Punktmassina võib keha vaadelda siis, kui selle mõõtmed on palju väiksemad teepikkusest või kehadevahelisest kaugusest. Näiteks võib Maad pidada punktmassiks, kui kirjeldada selle liikumist ümber Päikese.Reaalse keha asendamisel punktmassiga asub see keha massikeskmes.

3. Pöörlemine • Pöörlemine on selline liikumine, mille korral keha kõikide punktide trajektooriks on ringjooned. Nende ringjoonte keskpunktid asuvad ühel sirgel, mida nimetatakse pöörlemisteljeks. Pöörlemisega väga sarnane liikumine on tiirlemine. See on keha liikumine ringorbiidil ümber mingi kehast väljaspool olevat punkti või telje. Näiteks Maa pöörleb ümber oma telje, aga tiirleb ümber Päikese • Pöörlemist ja tiirlemist kirjeldatakse kahe aega iseloomustava suurusega: periood ja .sagedus. • Periood on aeg, mille jooksul pöörlev keha sooritab ühe täisringi või võnkuv keha ühe täisvõnke (sinna ja tagasi). Tähis T, ühik 1s. Kehtib seos T = t/n, kus t on liikumise aeg ja n täisvõngete (ringide) arv. Periood on sageduse pöördväärtus: T = 1/f. • Sagedus näitab, mitu täisvõnget või -ringi süsteem sooritab ajaühikus. Tähis f, ühik 1 Hz (herts) = 1 täisvõnge (täisring) ühes sekundis = 1 s-1

4. Pöörlemine • Joonkiirus on kiirus, millega liiguvadpöörleva keha punktid ringjoonelisel trajektooril. Nurkkiirus on kiirus, millega muutub raadiuse pöördenurk. • Katse täppidega kettaga. Pöörelda saaval kettal on kaks erivärvilist täppi: üks pöörlemistelje lähedal, teine serva lähedal Kui ketas pöörlema panna, siis servalähedast täppi on raske märgata, aga teljelähedane on selgelt näha. Miks? • Küsimus. Milline jõud paneb keha pöörlema või tiirlema? Kas selleks piisab ühest jõust?Vastuse leidmiseks teeme katse. • Katse nööri otsas oleva kuuliga. Kui nöör ripub vabalt ja kuuli visata, lendab kuul minema. Kui hoida nööri teisest otsast kinni ja kuuli visata, hakkab kuul tiirlema. Mida võib sellest katsest järeldada?

5. Pöörlemine • Peab olema kaks jõudu, üks paneb keha liikuma, teine, mis muudab kogu aeg liikumise suunda. See jõud, mis on risti liikumise trajektooriga ja muudab pidevalt liikumise suunda on nn tsentrpetaaljõud ehk kesktõmbejõud. • Kuul tahaks igal hetkel lennata sirgelt, piki puutujat minema. Aga nöör tõmbab kuuli kogu aeg pöörlemise keskpunkti poole ja ei lase minema lennata. Kesktõmbejõud mõjub raadiuse sihis ja on risti joonkiirusega, sest ringi raadius on alati risti puutujaga. • Joonisel näitavad vektorid AB, CD ja EF joonkiiruse suundi ja f näitab kesktõmbejõu suunda.

6. Pöörlemine • Mida suurem on kaugus pöörlemisteljest, seda suurem on joonkiirus • Tiirlev keha lendab ringjoonelt minema puutuja suunas • Keha lendab ringjoonelt minema siis, kui kesktõmbejõud kaob • Pöörlev keha püüab säilitada oma olekut (telje asendit, pöörlemiskiirust). • Mida kaugemal pöörlemisteljest asub keha mass, seda inertsem on keha • Kui suure joonkiirusega me me koos Maakeraga liigume? • Kas karuselli kõikide punktide joonkiirused on ühesugused? Aga nurkkiirused? Miks? • Mandrijää sulamine võib mõjutada ööpäeva pikkust? Kuidas see võiks toimuda? • Horisontaalne ratas pöörleb päripäeva. Punktis A lendab ratta küljest minema poritükk. Milline on selle trajektoor?

7. Võnkumine • See on korrapärane edasi-tagasi liikumine ühe punkti ümber piki kindlat trajektoori. Võnkumiste uurimiseks on sobiv kasutada mingit pendlit. Selleks võib olla näiteks nööri otsa riputatud raske keha. Kui viime pendli tasakaalust välja ja laseme selle lahti, siis hakkab pendel võnkuma. Kui meil on kaks erineva pikkusega pendlit, siis pikema pendli võnkeperiood on suurem. • hälve, mis näitab pendlikeha kaugust tasakaaluasendist • Hälbe suurus on määratud faasiga, mida ei saa otseselt mõõta, külla aga arvutada nurksageduse ja aja järgi: ω t. • Maksimaalset hälvet (suurimat kaugust tasakaaluasendist) nimetatakse amplituudiks. Kui sumbumist ei esine, siis amplituud ei muutu. Tuleb kindlasti rõhutada, et hälve muutub kogu aeg, aga amplituud võib olla ka muutumatu (või selleks lugeda, kui sumbumine on väike).

8. Laine • Laine on võnkumise levimine. Laine kannab edasi energiat, mitte keskkonda. Laine on perioodiline nii ajas kui ruumis. Toodud graafikutel on x hälve, t aeg, s kauguslaineallikast, T periood ja λ lainepikkus. • Esimest graafikut aitab ette kujutada veelainete mõõtmine mõõdulati abil. Toetame mõõdulati veekogu (näiteks mere või järve) põhja ja mõõdame kindlate ajavahemike järel veetaseme kõrguse x nullnivoo suhtes, milleks on veetase siis, kui veepind ei laineta. Kui tulemused graafikuna esitame, saamegi esimese graafiku.Teise graafiku saaksime, kui pildistaksime küljelt neid samu laineid ja mõõdaksime ära veetaseme kõrgused erinevatel kaugustel mõõtelatist.

9. Rist- ja pikilained

10. Tarkusi • Nööri otsas rippuvaid kehi võib kirjeldada matemaatilise pendliga • Mida pikem matemaatiline pendel, seda pikem võnkeperiood. • Matemaatilise pendli periood ei olene pendlikeha massist ega algamplituudist • Laine levib tihedamas keskkonnas kiiremini • Ristlaine korral võnguvad keskkonna osakesed risti laine levimise suunaga, pikilaine korral aga piki levimissuunda • Laine ei kanna keskkonda edasi • Heliallikaks on võnkuv keha • Heli levib ainult keskkonnas • Tihedamas keskkonnas on heli kiirus suurem • Mida madalam temperatuur, seda väiksem heli kiirus gaasis (vedelikes ja tahkistes temperatuurist ei sõltu) • Mida suurem sagedus, seda kõrgem heli • Mida suurem amplituud, seda valjem heli

11. Kuju muutumine • Vedru • Kummipael • Plastne deformatsioon • Elastne deformatsioon