fizika

Dobrodošli na moj blog

20.12.2009.

Fizicko klatno

Svako kruto tijelo koje usljed dejstva gravitacionih sila  moze da oscilira oko jedne horizotalne ose naziva se FIZICKO KLATNO.

Obrtne oscilacije se vrše oko ose, pod djelovanjem obrtnog momentatezine tijela mg u odnosu na osu.

Svako fizicko klatno se sastoji od velikog broja materijalnih tacaka koje se nalaze na raznim rastojanjima od osovine obrtanja, tj. sastavljeno je iz bezbroj matematickih klatna raznih duzina, ciji su periodi razliciti.

Sva ta klatna osciliraju istovremeno jer su sve tacke tijela u medjusobnoj cvrstoj vezi. One tacke koje su blize osovini kretale bi se brze, ali ih usporavaju one koje su dalje od osovine i imaju duzi period.

Prakticna primjena:

1. kod odredjenih satova

2. mentrom-sprava kod koje fizicko klatno sluzi za odbrojavanje taktova

3. seizmograf-instrument za mjerenje pokreta koji nastaju usljed zemljotresa

13.12.2009.

Harmonijsko osciliranje

Svako tijelo koje može da oscilira naziva se oscilator. Najčešći uzrok oscilatornog kretanja je elastičnost tijela.

Kad se elastično tijelo deformiše javlja se elastična sila kojom opruga djeluje na tijelo i nastoji da ga vrati u prvobitni položaj. Kad dodje u ravnotežni položaj, dejstvo sile prestaje, ali usljed inercije tijelo produžava kretanje u suprotnom smijeru od ravnotežnog položaja, pa se ponovo javlja elastična sila, sada u suprotom smijeru koja ponovo vraća tijelo u ravnotežni položaj.

 Znači, elastična sila se mijenja po veličini proporcionalno eoganciji, a usmjerena je uvijek ka ravnotežnom položaju, to znači suprotno eloganciji.

          F=-k*x

Koeficient k je sila koja djeluje na jedinici udaljenosti od ravnotežnog položaja i zove se direkciona sila. Znak (-) označava da je F uvijek suprotna eloganiji x.

Ova sila izaziva osciliranje oscilatora i to osciliranje nazivamo prosto harmonijsko osciliranje.

06.12.2009.

Hookeov zakon

Stvarni mehanički sustavi sastavljeni su od više različitih elastičnih tijela.

Stvarno tijelo deformira se pod djelovanjem vanjskih sila. Tijelo kojem deformacije u potpunosti nestaju nakon uklanjanja opterećenja, nazivamo idealno elastično tijelo.

Apsolutno kruta tijela u mehaničkom sustavu mogu biti spojena s elastičnim tijelom.

Sila u takvom spoju naziva se elastična sila.

Elastična sila, u idealno elastičnom tijelu

posljedica je njegove deformacije, i linearno je proporcionalna s deformacijom (Hookeov zakon).

Idealno elastično tijelo možemo prikazati s elastičnom oprugom bez mase.

Opruga duzine L0, opterećena nekom silom F, deformira se za neku veličinu x. Elastična sila Fel, kojom opruga pruža otpor deformaciji, proporcionalna je toj deformaciji.

Fel=k·x

Konstanta k je specifični otpor deformaciji, naziva se krutost opruge i definira se kao

sila koja oprugu može deformirati (produžiti ili skratiti) za jediničnu duzinu.

Koeficijent elastičnosti zavisi od materijala od kojeg je telo napravljeno ( veći je, recimo, za metale, nego za drvo ili beton), ali zavisi i od dimenzija tijela.

Mjerenja pokazuju da se, na primjer, dva štapa od istog materijala, ali različitih dimenzija, pri djelovanju iste sile ne deformišu podjednako: štap se više istegne (ili sabije) ako je duži i ako je tanji.

U skladu s tim jedinica za krutost je N/m, N/cm, kN/m,...

05.12.2009.

Karakteristične veličine talasa

 U toku oscilatornog kretanja tijelo prolazi kroz niz položaja koji su na različitim rastojanjima od ravnotežnog položaja. Ta udaljenost u bilo kom trenutku zove se elongacija ili pomak.

Maksimalno pomjeranje djelica sredine, od njihovog ravnoteznog polozaja se naziva  amplituda talasa.

 Za talas na vodi to je ocigledno maksimalna visina na koju se podizu djelici vode, mjerena od normalnog nivoa vode kada nema talasa.

Talasni front je geometrijsko mjesto tačaka u prostoru koje razdvajaju prostor na dva dijela, onaj koji je zahvaćen talasnim procesom i onaj koji nije zahvaćen talasnim procesom. Talasni frontovi mogu biti različitog oblika , a najjednostavniji su sferni i ravanski.

Brzina prostiranja talasnog fronta je brzina prostiranja talasa i obilježava se sa c i njena jedinica je m/s.

 

Kada se posmatra prostiranje talasa u prostoru u svakom trenutku postoje čestice koje su zahvaćne talasom i one koje nisu.
05.12.2009.

Karakteristične veličine talasa

Da bi postojao mehanički talas, potrebno je da postoje:

 a) izvor poremećaja,

b) sredina u kojoj moze da se izvede poremećaj,

c) odredjena fizička veza izmedju čestica - sredine kojom su povezani njeni susjedni dijelovi i putem koje utiču jedni na druge.

Pored elongacije, definišu se još neke karakteristične veličine talasa , period,frekvencija talasna dužina, brzina talasa i faza talasa.

 

Period talasa je vrijeme za koje oscilujuća čestica izvrši jednu punu oscilaciju.Na slici  je na vremenskoj osi prikazan vremenski interval od jednog perioda.

Mozemo i ovako reci:

Ako bi izmjerili vrijeme izmedju nailaska dva susjedna brijega talasa, dobili bi veličinu koja se naziva period talasa i označava sa T.

Jedinica za period je sekunda, s.

Frekvencija ili učestalost predstavlja broj oscilacija u jedinici vremena. Obilježava se sa f ili ν i njena jedinica je Hz.

Frekvencija talasa je, prema tome, broj brijegova talasa koji prodju kroz jednu tačku u prostoru, u jedinici vremena.

Frekvencija je jednaka recipročnoj vrednosti perioda tj.

f= 1/T

Ako se posmatraju čestice na slici , one započinju oscilovanje sa zakašnjenjem jedna u odnosu u drugu , odnosno sa sve većim zakašnjenjem u odnosu na prvu, tako da na jednom mjestu čestica počinje da osciluje baš u trenutku kada i prva započinje novu oscilaciju.

Tako da prva i peta čestica u isto vreme kreću iz ravnotežnog položaja, dostižu maksimalno rastojanje, vraćaju se u ravnotežni položaj i sl, tj. kažemo da osciluju u fazi. Na isti način se prema slici  ponašaju i druga i šesta čestica.

Rastojanje izmedju dve najbliže čestice koje osciluju u fazi naziva se talasna dužina i obilježava sa λ i jedinica za talasnu dužinu je metar, m. Talasna dužina λ je obilježena na x-osi na slici.

Talasi se prostiru odredjenom brzinom, koja zavisi od osobina sredine u kojoj je nastao i kroz koju se prostire poremecaj koji nazivamo talasom.

 

30.11.2009.

MEHANIČKE OSCILACIJE

Osnovni pojmovi

Veoma je značajna pojava da neke oscilacije mogu da pobude na oscilovanje čestice u okolnoj sredini,što se prenosi sve dalje i dalje u prostor.

U cjelini to se ispoljava u vidu raznih vrsta talasnih kretanja ,kao što su talasi na vodi,talasi na zategnutim žicamai konopcima,zvučni talasi itd.

Radio talasi,svjetlosni talasi takođe su posljedica svojevrsnih oscilacija,elektromagnetnih oscilacija.

 

Talasno kretanje nastaje kao posljedica određenog oscilatornog kretanja tijela,čestica tijela ili sredine oko oscilatora kao izvora talasnog kretanja.

Najjednostavniji talasi su mehanički talasi.

Takvi talasi se mogu proizvesti i na zategnutom užetu kad se jedan njegov kraj pričvrsti,a drugi,periodički,diže i spušta.

 

 Kretanje će nastati zbog djelovanja elastičnih sila i sila gravitacije koje teže povratku mehaničkog sustava u ravnotežni položaj.

Takvo kretanje nazivamo slobodnim oscilacijama Ukupna mehanička energija sustava za vrijeme slobodnih oscilacija ostaje sačuvana (konstantna).

Jednostavan primjer slobodnih oscilacija  moze se prikazati  kretanjem kuglice koje nastaje po zakrivljenoj glatkoj podlozi, nakon početnog pomaka iz ravnotežnog položaja .

Ako u mehaničkom sustavu nakon uklanjanja početnog uzroka oscilacija, osim elastičnih i gravitacijskih sila djeluju i neke druge vanjske aktivne sile, ili ako je njihovo djelovanje jedini uzrok oscilacija, tada nastaju prisilne oscilacije.

 

Za vrijeme oscilacija mogu biti prisutni različiti neelastični otpori kretanju: (sile trenja, viskozni otpor sredine u kojoj se sustav giba, unutarnji otpori samog sustava i drugi). U tom slučaju kažemo da je mehanički sustav disipativan, a njegove oscilacije su prigušene.

Vrste talasa

a)transverzalni talasi

b)longitudinalni talasi

Talasi kod kojih čestice tijela osciluju u pravcima normalnim na pravac prostiranja talasa nazivaju se poprečni ili transverzalni talasi.

Transverzalni talasi se mogu proizvesti na ovaj način.Niz kuglica obješenih na nitima povezan je elastičnim zavojnicama.

Pomaknemo li jednu kuglicu u stranu i pustimo je,dolazi do njenog oscilovanja koje se prenosi i na druge kuglice.Posmatrano u cjelini,sve izgleda kao transverzalni talas.

Talasi kod kojih se oscilacije čestica sredine vrše u pravcu prostiranja talasa nazivaju se uzdužni ili longitudinalni talasi. 

Longitudinalne talase možemo proizvesti na dužoj spiralnoj opruzi.Kad udarimo oprugu na jednom kraju u pravcu osovine,dolazi do zgušnjavanja i razmicanja navojaka.

15.11.2009.

Kineticka energija

Kinetička energija je rad koji treba uložiti da bi se tijelo iz mirovanja ubrzalo do neke brzine. Tijelo mase m koje se giba brzinom v ima kinetičku energiju:

Posebni oblik kinetičke energije je energija rotacije. Energija rotacije krutog tijela je

gdje je I moment tromosti tijela a ω kružna frekvencija rotacije.

12.11.2009.

Gravitaciona i elasticna potencijalna energija

Potencijalna energija je oblik energije koji postoji u nekom sustavu zbog odnosa između njegovih dijelova, a ima takvo svojstvo (potencijal) da može djelovati na taj isti odnos.

U mehanici razlikujemo gravitacijsku potencijalnu i elastičnu potencijalnu energiju.

Gravitacijska potencijalna energija je energija koju tijelo ima zbog položaja koji zauzima u prostoru. Ako se tijelo mase m nalazi na visini h iznad tla onda ono ima gravitacijsku potencijalnu energiju iznosa Ep = mgh, gdje je g ubrzanje sile teže.

Elastična potencijalna energija je energija koju ima elastično tijelo kada ga se elastično deformira. Ako se elastično tijelo stegne ili rastegne i pri tome mu se promijeni duljina za x onda ono ima elastičnu potencijalnu energiju iznosa

E=\frac{1}{2}kx^2,

gdje je k koeficijen elastičnosti tijela.

25.10.2009.

Moment impulsa i moment inercije tijela

 

Moment inercije tijela predstavlja sposobnost  tijela da se opire promjeni rotacije oko osi s obzirom na koju tijelo rotira, kao što masa tijela  predstavlja sposobnost tijela da se opire promjeni translatornog kretanja.

Moment inercije je uvijek pozitivna veličina, a mjerna jedinica je [kg m2 ].

Moment impulsa L materijalne tačke u odnosu na neku osu, jednak je proizvodu njenog impulsa p=mv i rastojanja (b)pravca njnog kretanja od posmatrane ose.

L= m v b

Za materijanu tačku koja se kreće po kružnici poluprečika važi:

L= m v r

Moment impulsa tijela jednak je proizvodu momenta inercije tijela i njegove ugaone brzine:

L= I ω

25.10.2009.

Moment sile

Tijelo može da dobije ugaono ubrzaje samo ako na njega djeluje neka spoljašnja sila. Obrtno kretanje neke sile ne zavisi samo od njenog intenziteta nego i pravca i smjera. Obrtno dejstvo sile zavisi samo do komponente F koja djeluje okomito na radijus posmatrane tačke.

Proizvod tangencijalne komponente F i rastojanja napadne tačke sile od ose obrtanja naziva se moment sile.

 

   

F – sila
r - udaljenost pravca djelovanja sile od osi rotacije ili krak sile.
M - moment sile

Jedinica za moment sile je newton-metar, a oznaka jedinice je Nm.


Noviji postovi | Stariji postovi