14. Mechanika, podstawa fizyki i techniki
"Istota filozofii przyrody polega na tym, by na podstawie zjawiska ruchu zbadać siły przyrody, a na podstawie tych sił wyjaśnić inne zjawiska."
Izaak Newton
Mechanika zajmuje się ruchem ciał i warunkami ruchu lub spoczynku ciał i układów ciał.
Kinematyka opisuje ruch - zajmuje się takim wielkościami jak położenie ciała, prędkość ciała, przyspieszenie ciała bez wyjaśniania przyczyny takiego ruchu.
Dynamika podaje przyczynowy opis ruchu. Przyczyną są działające na ciało siły. Znajomość sił daje możliwość stwierdzenia, czy ciało bezie się poruszać, czy nie i jakim ruchem.
Spotykane przez nas w otoczeniu ruchy są bardzo skomplikowane. Ich analiza jest bardzo trudna. Dlatego ruchy rzeczywiste przybliżamy przez ich modele.
Najprostszym modelem ruchu jest ruch jednostajny prostoliniowy.
Trudniejszym w opisie, ale jeszcze prostym ruchem, jest ruch prostoliniowy jednostajnie zmienny.
Przykładem ruchu prostoliniowego jednostajnie zmiennego jest ruch prostoliniowy jednostajnie przyspieszony.
Mając ruch niejednostajny szukamy przybliżonego opisu (modelu) poprzez zdefiniowanie przyspieszenia średniego i przyjęcie do obliczeń otrzymanej wartości jako charakteryzującej cały ruch.
Na ile można tak postąpić można ocenić dopiero po porównaniu wyników modelowych z wynikami otrzymanymi z pomiarów.
pomiary często są bardzo kłopotliwe lub wręcz niemożliwe do wykonania. Przykładem jest rozwiązane niżej zadanie opisujące ruch pocisku w lufie.
Zadania rozwiązane
Zadanie
Pocisk o masie m wylatuje z lufy o średnicy 6 mm i długości 600 mm z prędkością 800 m/s.
Jaka średnia siła wprawiała pocisk w ruch w lufie?
Jakie średnie ciśnienie działało na tylną powierzchnię pocisku?
Rozwiązanie
307. Wartości średnie wielkości opisujących ruch lub ciało w ruchu
Zadania rozwiązane można znaleźć też na FORUM
Odpowiedz.pl - fizyka
Przykład
Zadanie z kinematyki - odpowiadają uczniowie, studenci i nauczyciele
oblicz drogę jaką przebywa samochód, zakładając że w tym czasie porusza sie ruchem jednostajnie opóźnionym z przyspieszeniem równym
Inne zagadnienia znajdziesz także na stronie ściągawa.
Są tam również teksty nie będące zadaniami - np.
Prędkości w technice i przyrodzie
Oto przykłady
- podstawowe pojęcia
droga a przemieszczenie
- ruchy jednostajne
ruch jednostajny po okręgu - ruch Ziemi wokół Słońca
- składanie ruchów
ruch samolotu względem lotniskowca i morza
- ruch jednostajnie przyspieszony
ruch pocisku w lufie - przyspieszenie średnie
Podstawowe pojęcia kinematyki
Podstawowymi pojęciami w mechanice są układ odniesienia i ruch.
Oto jak poeta widzi zagadnienie określania wydarzeń w miejscu i czasie - jak określa układ odniesienia i jak opisuje położenie wybranego ciała. Poeta ujmuje w całość położenie obiektu w czasie i przestrzeni.
"Śród takich pól przed laty, nad brzegiem ruczaju,
Na pagórku niewielkim, we brzozowym gaju,
Stał dwór szlachecki, z drzewa, lecz podmurowany"
A oto jak opisuje ruch i układ odniesienia, w którym ten ruch się odbywa
"Właśnie dwukonną bryką wjechał młody panek
I obiegłszy dziedziniec zawrócił przed ganek"
A tu jak na podstawie obserwacji opisuje ruch - to cała metodologia badań. Podstawą jest obserwacja i wnioskowanie na jej podstawie.
Są w opisie założenia dotyczące materialności świata
- zaobserwowany ślad został zostawiony przez obiekt materialny
- ciało o skończonych rozmiarach, masie i innych własnościach.
Obserwacja jest wstępem do badań systematycznych. Przede wszystkim do eksperymentów opierających się o konkretne hipotezy badawcze.
"Ale nigdzie nie widać było ogrodniczki;
Tylko co wyszła; jeszcze kołyszą się drzwiczki
Świeżo trącone, blisko drzwi ślad widać nóżki
Na piasku, bez trzewiczka była i pończoszki;
Na piasku drobnym, suchym, białym na kształt śniegu,
Ślad wyraźny, lecz lekki, odgadniesz, że w biegu
Chybkim był zostawiony nóżkami drobnemi
Od kogoś, co zaledwie dotykał się ziemi."
"Pan Tadeusz" Adam Mickiewicz Czytelnik Warszawa 1979
Obserwacje dotyczą ulotnego zjawiska, jakim jest ruch - ciało poruszające się jest już poza polem naszej obserwacji.
O ruchu i samym obiekcie możemy wnioskować tutaj pośrednio. Wręcz detektywistyczna praca. A czymże jest badanie naukowe jak nie tropieniem prawdy w sposób przypominający rozwiązywanie zagadek przez detektywów. I oni i naukowcy szukają powtarzalności, niezmienności i tego, co kłóci się z ogólną symetrią.
Mechanika - kinematyka
PREDKOŚCI W PRZYRODZIE
Kilka przykładów prędkości spotykanych w przyrodzie i technice.
PRĘDKOŚĆ ŚREDNIA
Analiza rzutu ukośnego w górę.
RZUT UKOŚNY W GÓRĘ
Zadanie na rzut ciała w górę w polu grawitacyjnym - bez oporu powietrza.
RZUTY - ZADANIA
Nukleony - cząstki wchodzące w skład jąder atomowych - to też obiekty mogące się zderzać.
Podstawowa analiza zderzenia proton-proton jako wprowadzenie do kinematyki cząstek elementarnych.
ZDERZENIE PROTONÓW
Elementarne wprowadzenie do dynamiki.
Podstawy dynamik
Proste zadania z dynamiki uwzględniające tarcie
Dynamika - tarcie - zadania
Układ odniesienia
Metodologia badań fizycznych
Ruch
Dynamika - zastosowania codzienne
Mechanika widziana przez poetę
14.14-2008.07.17
kontakt