Klasická mechanika je podoblast Mechaniky věnovaná studiu pohybů těles na Zemi a ponořených do tekutin pod rychlostí světla a příčin těchto pohybů. Klasická mechanika se dělí především na oblasti Kinematika, Dynamika, Statika, Hydrostatika a Hydrodynamika. Studium klasické mechaniky má velký význam pro širokou škálu profesí, kromě toho je nejžádanějším obsahem fyziky v rámci National High School Examination (Enem).
Přečtěte si také: Moderní fyzika — obor fyziky, který se objevil, aby vysvětlil některé pojmy, které klasická mechanika nedokázala vysvětlit
Témata tohoto článku
- 1 - Shrnutí klasické mechaniky
- 2 - Co studuje klasická mechanika?
-
3 - Hlavní oblasti studia klasické mechaniky
- → Kinematika
- → Dynamika
- → Statické
- → Hydrostatický
- → Hydrodynamika
- 4 - Význam klasické mechaniky
- 5 - Klasická mechanika v Enem
- 6 - Jaké jsou hlavní oblasti studia mechaniky?
Abstrakt o klasické mechanice
Klasická mechanika je podobor mechaniky, jedné z hlavních oblastí fyziky.
Studuje pohyby těles na Zemi a ponořených do tekutin pod rychlostí světla a příčiny těchto pohybů.
Hlavními oblastmi studia klasické mechaniky jsou kinematika, dynamika, statika, hydrostatika a hydrodynamika.
Kinematika studuje situace, které nastávají od okamžiku, kdy těleso zahájí svůj pohybový stav.
Dynamika studuje příčiny, které daly vzniknout nějakému pohybu.
Statika studuje podmínky rovnováhy v prodloužených tělesech.
Hydrostatika studuje tekutiny za podmínek statické rovnováhy.
Hydrodynamika studuje tekutiny v pohybu, když jsou vystaveny nenulovým vnějším silám.
Tři hlavní oblasti mechaniky jsou klasická mechanika, kvantová mechanika a relativistická mechanika.
Klasická mechanika je obsah fyziky, který nejvíce spadá do Enem.
Co studuje klasická mechanika?
Klasická mechanika kromě příčin těchto pohybů studuje pohyby těles na Zemi a ponořených do tekutin pod rychlostí světla. Obvykle se dělí na kinematiku, dynamiku, statiku, hydrostatiku a hydrodynamiku.
Hlavní oblasti studia klasické mechaniky
→ Kinematika
Kinematika je oblast klasické mechaniky, která studuje pohyb těles, aniž by bral v úvahu příčiny tohoto pohybu. Jinými slovy, studují se situace, které nastanou od okamžiku, kdy těleso zahájí svůj pohybový stav. V rámci kinematiky, která je k vidění na střední škole, se studují druhy pohybu, které uvidíme níže.
Nepřestávej teď... Po publicitě je toho víc ;)
◦ Rovnoměrný pohyb (MU)
Rovnoměrný pohyb je pohyb kde je rychlost tělesa konstantní, pohybující se pouze v přímce. Hlavní rovnicí používanou pro studium rovnoměrného pohybu je hodinová funkce polohy.
Časová funkce pro MU:
\(S_F =S_0 + vt\ nebo\ v= \frac{ΔS}{Δt}\)
◦ Rovnoměrně variabilní pohyb (MUV)
Rovnoměrně různý pohyb je pohyb kde se rychlost tělesa mění konstantní rychlostí. V případě, že má pohyb zvýšenou rychlost, říkáme, že jde o zrychlený pohyb; pokud rychlost klesá, říkáme, že jde o retardovaný pohyb.
Nejdůležitější rovnice pro popis rovnoměrně proměnlivého pohybu jsou hodinové funkce polohy a rychlosti a Torricelliho rovnice.
Funkce času polohy pro MUV:
\(S_F =S_0 + v_0 t+\frac{at^2}2\ nebo\ \triangle S=v_0 t+ \frac{at^2}2,\ com\ \triangle S =S_F -S_0 \)
Hodinová funkce rychlosti pro MUV:
\(V_F =V_0 + at\)
nebo
\( a= \frac{V_F- V_0}{t_F-t_0}\)
Torricelliho rovnice:
\(V_F ^2 =V_0 ^2 + 2a\trojúhelník S\)
◦ Rovnoměrný kruhový pohyb (MCU)
Rovnoměrný kruhový pohyb je pohyb ve kterém se směr rychlosti pohybujícího se objektu neustále mění, takže jeho vzdálenost od bodu v prostoru zůstává konstantní. I když se nazývá rovnoměrný kruhový pohyb, tento pohyb je zrychlený, protože k popisu kruhové trajektorie je nezbytná existence dostředivého zrychlení.
Při studiu kruhového pohybu se setkáváme s velkým množstvím rovnic a existují: rovnice, které počítají posunutí a skalární rychlost; rovnice, které počítají úhlové veličiny, jako je úhlová rychlost; a konečně rovnice, které slouží ke spojení těchto dvou typů veličin. Podívejte se na některé z nejdůležitějších rovnic kruhového pohybu.
Úhlová rychlost pro MCU:
\(ω = \frac{Δθ}{Δt}\)
nebo
\(ω = 2πf\)
nebo
\(ω = \frac{2π}T\)
Vztah mezi rychlostí a úhlovou rychlostí:
\(V = ωR\)
Frekvence a období:
\(f = \frac{1}T\)
\(T = \frac{1}f\)
◦ Rovnoměrně proměnný kruhový pohyb (MCUV)
Rovnoměrně různý kruhový pohyb je pohyb což je trochu obecnější případ rovnoměrného kruhového pohybu. V něm, kromě dostředivého zrychlení, existují konstantní úhlová a tangenciální zrychlení, která způsobují, že se úhlová rychlost mobilu rovnoměrně mění. Stejně jako při rovnoměrně proměnlivém pohybu používáme při studiu MCUV velmi podobné hodinové funkce polohy a rychlosti.
Funkce úhlové polohy MCUV ve směru hodinových ručiček:
\(θ_F =θ_0 + ω_0 t+\frac{at^2}2\)
Hodinová funkce úhlové rychlosti MCUV:
\(ω_F = ω_0 = v \)
Viz také:Techniky řešení kinematických cvičení
→ Dynamika
Dynamika je oblast klasické mechaniky, která studuje příčiny, které daly vzniknout nějakému pohybu. V tomto smyslu studujeme síly, které působí na těleso, množství pohybu, energii mechanika, impuls a veličiny související s rotačními pohyby, jako je točivý moment a moment hranatý.
Základy studia dynamiky na střední škole jsou Newtonovy tři zákony. Na jejich základě jsou odvozeny další rovnice podoblasti a také kinematiky. Podívejte se na některé z nejdůležitějších vzorců používaných při studiu dynamiky:
Druhý Newtonův zákon:
\(F=m\cdot a\)
Točivý moment nebo moment síly:
\(T=Fdsenθ\)
Lineární hybnost nebo lineární hybnost:
\(Q=mv\)
Úhlová hybnost nebo úhlová hybnost:
\(L=rQsenθ\)
Kinetická energie:
\(E_c=\frac{mv^2}2\)
→ statický
Statika je oblast klasické mechaniky, která studuje podmínky rovnováhy v prodloužených tělesech, to znamená, že určuje, jaké míry nebo dokonce intenzita sil a točivých momentů by měla být, aby těleso nezanedbatelných rozměrů mohlo zůstat v rovnováze. Při studiu statiky se široce používají Newtonovy zákony.
→ hydrostatický
Hydrostatický je oblast klasické mechaniky, která studuje tekutiny za podmínek statické rovnováhy. V ní studujeme specifickou hmotnost, tlak, Stevinův princip, Pascalovu větu a Archimedovu větu.
→ Hydrodynamika
Hydrodynamika je oblast klasické mechaniky, která studuje tekutiny v pohybu, když jsou vystaveny nenulovým vnějším silám. V ní studujeme proudění, rovnici kontinuity a Bernoulliho princip.
Význam klasické mechaniky
Klasická mechanika má velký význam v několika aspektech. Níže uvádíme některá porozumění, která byla možná pouze díky výzkumu v klasické mechanice:
Popsány oběžné dráhy planet, satelitů a asteroidů podle zákona univerzální gravitace to je podle Keplerových zákonů.
Trajektorie raket, kulek, šipek a šípů vysvětlena pomocí rovnic pro odpálení projektilu.
Proudění tekutin, popsané rovnicí kontinuity, schopné vysvětlit let letadel a také hydrostatické situace, ve kterých jsou tekutiny v klidu.
Obsluha jednoduchých strojů, jako jsou nakloněné roviny, kladky, kladkostroje, váhy atd.
Trajektorie elektricky nabitých částic pohybujících se působením elektrických a magnetických polí, jako při jevu polární záře.
Tělesa ve volném pádu nebo i tělesa, která padají zrychlena gravitací, ale trpí působením odporu vzduchu.
Viz také:Astrofyzika — obor astronomie věnovaný studiu vesmíru prostřednictvím aplikací zákonů fyziky a chemie
Klasická mechanika v Enem
Ze všech oblastí fyziky je klasická mechanika tou, která je nejvíce přítomna v otázkách Enem, takže je velmi důležité, abyste byli schopni:
porozumět významu kinematických rovnic, umět je vztáhnout k reálným situacím, stejně jako jejich grafům;
identifikovat a klasifikovat progresivní, regresivní, zrychlené a jednotné pohyby;
porozumět pojmu reference a porozumět tomu, co jsou relativní pohyby;
vědět, jak aplikovat tři Newtonovy zákony v nejrůznějších kontextech;
rozumět pojmu mechanická, kinetická a potenciální energie a vědět, jak s těmito veličinami pracovat;
provádět výpočty kolizí pomocí hybnosti a zachování mechanické energie;
znát a rozumět fungování Keplerových zákonů a jejich vztahu se zákonem univerzální gravitace;
pochopit, jak by měly být podmínky statické rovnováhy aplikovány na tělesa, jejichž rozměry nelze zanedbat;
rozumět příčinám a účinkům pohybu částic a vědět, jak je popsat ve formě rovnic.
Jaké jsou hlavní oblasti studia mechaniky?
Mechanika Je to jedna z největších oblastí fyziky. Běžně se dělí na:
Klasická mechanika: obor mechaniky, který studuje pohyby těles na Zemi a ponořených do tekutin pod rychlostí světla a příčiny těchto pohybů. Týká se znalosti oblasti, která je aplikovatelná na makroskopické situace.
Kvantová mechanika: obor mechaniky, který studuje pohyb nepatrných částic, jako jsou atomy a molekuly.
Relativistická mechanika: obor mechaniky, který studuje chování těles pohybujících se rychlostí blízkou rychlosti světla. Vyplývá to z objevů fyzik Albert Einstein.
Zdroj
e-Física – online výuka fyziky; USP – Univerzita v São Paulu. mechanika. K dispozici v: http://efisica2.if.usp.br/course/index.php? categoryid=132.
Autor: Rafael Helerbrock
Učitel fyziky
Chtěli byste odkazovat na tento text ve školní nebo akademické práci? Dívej se:
HELERBROCK, Raphael. "Klasická mechanika"; Brazilská škola. K dispozici v: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/mecanica-classica.htm. Zpřístupněno 22. srpna 2023.
Zjistěte více o tom, co je zrychlení, naučte se jej vypočítat, porozumějte jeho fyzikálnímu významu a podívejte se na příklady řešených úloh.
Víte, co je to rozměrová analýza, nebo máte potíže s používáním tohoto nástroje? Podívejte se na náš článek a prohlédněte si příklady a řešená cvičení na toto téma.
Máte potíže ve fyzice a hledáte tipy, jak řešit cvičení z Newtonových zákonů? Přejděte do textu a podívejte se na několik tipů, jak vyřešit tento typ cvičení, a podívejte se na vyřešená cvičení o aplikaci Newtonových zákonů.
Kliknutím sem se dozvíte, co je statika, a porozumějte pojmům, jako je statické vyvážení, krouticí moment a pákový efekt. Znát vzorce statiky a jejich aplikace.
Víte, co je síla? Pochopte tento koncept, podívejte se na vzorce používané pro různé typy sil a podívejte se, jaký je vztah mezi silami a Newtonovými zákony.
Přečtěte si více o fyzice, jedné z nejstarších a nejdůležitějších věd, která v průběhu staletí přispěla k vědeckému a technologickému rozvoji lidstva. Fyzika je rozdělena do oblastí, jako je mechanika, elektromagnetismus, termologie, optika a vlny, které mají své vlastní pododdělení.
Přečtěte si o zákonu univerzální gravitace, který vyvinul anglický fyzik Isaac Newton. Dává do vztahu součin hmotnosti dvou těles s převrácenou hodnotou čtverce jejich vzdálenosti, aby určil intenzitu gravitační přitažlivé síly, která mezi nimi existuje. Pojďte pochopit téma zde!
Znát vzorec, který popisuje tuto fyzikální veličinu.
Pochopte Newtonovy zákony a podívejte se na některé vyřešené příklady, stejně jako na cvičení na toto téma, která padla na Enema.
Zjistěte více o rovnoměrném pohybu, tedy pohybu, při kterém se nábytek pohybuje stejnými prostory ve stejných časových intervalech. Podívejte se na příklady a rovnice!
Krčit se
Slang upravený z angličtiny se používá k označení někoho, kdo je považován za nevkusného, hanebného, zastaralého a nemódního.
Folklorní den se slaví dnes, 22. srpna, v Brazílii a po celém světě. Učitelé vysvětlují...
Seznamte se s Eris, novou variantou covid-19. Podívejte se na své příznaky, rizika a také způsoby, jak zůstat v bezpečí.
Ostatně, co je studená fronta? Klikněte sem, pochopte, jak se tvoří studené fronty a zjistěte...
