Kinematika

Fizika i znanost

Gibanje

Empirijska znanost - eksperiment je konačna potvrda neke teorije ili zakona, svaka hipoteza mora se potvrditi eksperimentom

Egzaktna znanost - eksperimentalni rezultati su reproducibilni, matematička formulacija teorije

Mjerenje u fizici

Fizika je temelja prirodna znanost, a zakoni su konstruirani od fizičara

Najviši stupanj znanja predstavlja fizikalna teorija

Fizikalna veličina je mjerljivo svojstvo fizikalnog stanja, procesa ili tijela

Omogućuje definiranje fizikalne pojave i njeno opisivanje u matematičkom obliku

Mogu biti: skalarne i vektorske

Skalarne: gustoća, volumen, temperatura, masa...

Vektorske: brzina, akceleracija, sila...

SI sustav (međunarodni sustav jedinica)

Duljina [l] - metar (m)

Masa [m] - kilogram (kg)

Vrijeme [t] - sekunda (s)

Jakost el. struje [I] - amper (A)

Temperatura [T] - kelvin (K)

Množina/Količina tvari [n] - mol (mol)

Jakost svijetlosti [I] - kandela (cd)

Kada se tijelo giba, prelazi neki put

Krivulja koja spaja sve točke kojima tijelo prolazi naziva se putanja

S obzirom na oblik putanje, gibanja mogu biti pravocrtna i krivocrtna

Akceleracija

Vektorska veličina

Uvijek ima smjer vektora promjene brzine

Promjena brzine u nekom vremenskom intervalu

Jednoliko pravocrtno, ubrzano i usporeno gibanje

Jednoliko pravocrtno - gibanje tijela stalnom brzinom po pravcu

Jednoliko ubrzano - povećanje brzine tijela u jednakim vremenskim intervalima

Jednoliko usporeno - smanjivanje brzine tijela u jednakim vremenskim intervalima

Grafičko prikazivanje gibanja

Brzina

Prijeđeni put u nekom vremenskom intervalu

image

Srednja i trenutna brzina

image

Jednoliko pravocrtno gibanje

v/t graf image

a/t graf image

Jednoliko ubrzano gibanje

s/t graf image

s/t graf image

v/t graf image

a/t graf image

Jednoliko usporeno gibanje

s/t graf image

v/t graf image

a/t graf image

što je veći nagib, to je veća brzina

površina ispod v/t grafa je prijeđeni put

površina ispod a/t grafa je promjena brzine

nagib v/t grafa je akceleracija

što je veći nagib, to je brže smanjivanje/povećavanje brzine

može biti pravac ili parabola

parabola - kako vrijeme protječe, put se povećava/smanjuje za sve veće iznose

s/t graf

v/t graf

a/t graf

Slobodni pad, hitci i kružno gibanje

Slobodni pad i sila teža

Jednoliko ubrzano gibanje prema površini zemlje s akceleracijom g = 9,81 m/s^2

Sva tijela ubrzavaju istom akceleracijom, odnosno slobodni pad je neovisan o masi

Hitci

Horizontalni hitac - tijelo izbacujemo s neke visine u horizontalnom smjeru

Vertikalni hitac - izbacivanje tijela u vertikalnom smjeru prema gore ili dolje

pomak ili put u nekom trenutku: image

pomak ili put u nekom trenutku: image

brzina u nekom trenutku: image

visina u nekom trenutku: image

maksimalna visina ili domet: image

ukupno vrijeme padanja: image

domet: image

Domet - maksimalna udaljenost koje tijelo stigne u trenutku udara u tlo

Jednoliko kružno gibanje

Tijelo u jednakim vremenskim intervalima prelazi jednake dijelove kružnice

Iznos brzine gibanja je stalan, no brzina mijenja smjer

Brzina kruženja: image ili image

Kutna brzina: image

image ili image

mjerna jedinica je rad/s (radijan u sekundi)

image

T=t/N, ophodno vrijeme

f=N/t, frekvencija ili učestalost

Dinamika

Složeno gibanje nastalo izbacivanjem tijela

Sila i međudjelovanje

Sila je vektorska veličina, oznaka za silu je F, a mjerna jedinica je njutn (N)

Mjerimo ju dinamometrom

Silom opisujemo djelovanje jednog tijela na drugo tijelo

Djelovanje sile prepoznajemo po učincima na tijelo

promjena oblika tijela

promjena stanja gibanja

promjena smjera gibanja

kombinacija navedenih učinaka

Međudjelovanje tijela može biti u neposrednom dodiru ili tijela mogu biti udaljena

Kada su tijela u neposrednom dodiru:

Kada su tijela u dodiru i kad su udaljena:

sila trenja

mišićna sila

elastična sila

potisna sila

elektična sila

magnetska sila

sila teža

Sila kao vektor

Sve sile koje djeluju na neko tijelo crtamo na dijagramu sila za to tijelo

Sila je vektorska veličina, zbog toga ima iznos, hvatište, smjer (pravac djelovanja) i usmjerenje

Duljina strelice na pravcu određuje iznos sile

Početna točka iz koje djeluje sila naziva se hvatište

Sila djeluje na pravcu djelovanja

Usmjerenje pokazuje prema čemu sila djeluje

Newtonovi zakoni mehanike

Prvi Newtonov zakon

Ako je rezultantna sila na tijelo jednaka nuli, tada tijelo miruje ili se giba jednoliko pravocrtno

Rezultantna sila mora biti jednaka nuli

Nema akceleracije

Drugi Newtonov zakon

Ako na tijelo djeluje rezultanta sila različita od nule, ono će dobiti akceleraciju u smjeru djelovanja te sile

Rezultantna sila ne utječe na brzinu nego na promjenu brzine

Brzina ne mora biti u smjeru sile

Treći Newtonov zakon

Kada neko tijelo (A) djeluje na drugo tijelo (B) silom, tada i to tijelo (B) djeluje na prvo tijelo (A) silom jednakog iznosa i suprotnog smijera

image

image

Sile uvijek dolaze u parovima

Sila i protusila: djeluju istovremeno, iste su priode, ne poništavaju se jer ne djeluju na istu silu

Sile jednakih iznosa mogu različito djelovati i imati različite učinke na tijela različitih masa

Sila teža - sila koja djeluje na svako tijelo na površini Zemlje vertikalno prema dolje

Težina - sila kojom tijelo pritišće vodoravnu podlogu na kojoj stoji, ili zateže nit na kojoj visi

image

image

Hvatište sile je u samome tijelu, a hvatište težine tijela je na podlozi na kojoj tijelo stoji, odnosno visi

Elastična sila, sila napetosti, sila podloge i sila trenja

Elastična sila

sila kojom se tijelo opire djelovanju vanjske sile, koja ga rasteže ili stišće

Nakon djelovanja sile, tijelo se vraća u prvobitni oblik

Elastična tijela - tijela koja se vraćaju u prvobitan oblik nakon prestanka djelovanja sile

Plastična tijela - tijela koja se ne vraćaju u prvobitni oblik nakon djelovanja sile

Hookeov zakon govori da je produljenje opruge razmjerno o sili

image

Produljenje oprge: image

k je konstanta elastičnosti opruge

mjerna jedinica je N/m

Napetost niti

Ako je nit nerastezljiva i nema masu, napetost će biti jednaka na svakom dijelu niti

Na svaki dio niti djeluju dvije sile suprotnog smjera

Reakcija podloge

Sila koja se prilagođava

Povećavamo li silu pritiska na podlogu, paralelno će se povećavati i reakcija podloge

Postoji granica prilagođavanja pri kojoj podloga puca

Sila trenja

Statičko trenje - sila koja sprječava pokretanje tijela kada ono još miruje

Dinamičko trenje –sila koja usporava tijelo prilikom gibanja, manje je od maksimalnog statičkog trenja

Trenje je posljedica privlačnih sila među česticama tijela koja se dodiruju

Sila trenja je pokretačka sila pri vožnji na kotačima i pri hodanju

Ista podloga može djelovati različitim silama na različita tijela

Statička sila trenja: image

Dinamička sila trenja: image

Stalnog iznosa

Maksimalnog iznosa

image

click to edit

image

image

Količina gibanja i impuls sile

Količina gibanja

Zakon očuvanja količine gibanja

vrijedi u zatvorenim sustavima

Zbroj količina gibanja tijela u zatvorenom sustavu nakon međudjelovanja (sudara) jednak je zbroju količina gibanja tijela prije međudjelovanja

Za dva tijela vrijedi: image

Impuls sile

vektorska fizikalna veličina

umnožak sile i vremenskog intervala u kojem ta sila djeluje

Impuls sile jednak je promjeni količine gibanja, dobije se iz 2. Newtonovog zakona

image

Grafički prikaz impulsa sile

image

image

Centripetalna sila i centripetalna akceleracija

Centripetalna sila - ukupna sila na tijelo pri jednolikom kružnom gibanju različita od nule koja je okomita na brzinu

Centripetalna akceleracija - Po 2.N.Z. tijelo zbog ukupne sile na tijelo različite od nule dobiva i akceleraciju, okomito je na brzinu, tj. u smjeru je sile

Centripetalna sila i centripetalna akceleracija usmjerene su prema središtu kružne putanje dok vektor brzine crtamo kao dio tangente na kružnicu u njezinim pojedinim točkama

image

image

Referentni sustav

Gibanje je relativno; ovisi o sustavu iz kojega ga promatramo

Referentni sustav - sustav u kojem promatramo gibanje tijela

Tijelo se giba ako mijenja svoj položaj u odnosu na druga tijela

Gibanja tijela prikazuju se u referentnom koordinatnom sustavu

Vrste referentnih sustava

Inercijski sustavi

Neinercijski sustavi

Neakcelerirani sustavi

Svaki sustav koji se giba jednoliko pravocrtno ili miruje u odnosu na svoju okolinu

Vrijede zakoni gibanja, tj. Newtonovi zakoni

Akcelerirani sustavi

Svaki sustav koji se giba s akceleracijom u odnosu na svoju okolinu

Ne vrijede zakoni gibanja

Na tijela djeluje sila, ona se naziva inercijska sila

Posljedica je ubrzavanja/usporavanja sustava

Inercijska sila usmjerena je suprotno od akceleracije sustava

Iznos inercijske sile: image

Uvođenjem inercijske sile i u neinercijskim sustavima vrijede zakoni gibanja

U kružno akceleriranom neinercijskom sustavu, inercijska sila još se naziva centrifugalna sila

Opći zakon gravitacije

Sva tijela u svemiru međusobno se uzajamno privlače

Po trećem Newtonovom zakonu sile kojim se uzajamno privlače neka dva tijela jednakog su iznosa i suprotnog usmjerenja

Iznos sile dan je općim zakonom gravitacije: image

r je udaljenost između tijela i G je konstanta proporcionalnosti

image