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
Srednja i trenutna brzina
Jednoliko pravocrtno gibanje
v/t graf
a/t graf
Jednoliko ubrzano gibanje
s/t graf
s/t graf
v/t graf
a/t graf
Jednoliko usporeno gibanje
s/t graf
v/t graf
a/t graf
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:
pomak ili put u nekom trenutku:
brzina u nekom trenutku:
visina u nekom trenutku:
maksimalna visina ili domet:
ukupno vrijeme padanja:
domet:
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: ili
Kutna brzina:
ili
mjerna jedinica je rad/s (radijan u sekundi)
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
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
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
Produljenje oprge:
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:
Dinamička sila trenja:
Stalnog iznosa
Maksimalnog iznosa
click to edit
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:
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
Grafički prikaz impulsa sile
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
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:
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:
r je udaljenost između tijela i G je konstanta proporcionalnosti