Klassisk mekanik er et underområde af Mekanik dedikeret til studiet af bevægelser af kroppe på Jorden og nedsænket i væsker under lysets hastighed og årsagerne til disse bevægelser. Klassisk mekanik er hovedsageligt opdelt i områderne kinematik, dynamik, statik, hydrostatik og hydrodynamik. Studiet i Klassisk Mekanik er af stor betydning for en lang række professioner, udover at være det mest efterspurgte fysikindhold i den nationale gymnasieeksamen (Enem).
Læs også: Moderne fysik — fysikfeltet, der dukkede op for at forklare nogle begreber, som klassisk mekanik ikke kunne forklare
Emner i denne artikel
- 1 - Sammenfatning af klassisk mekanik
- 2 - Hvad studerer klassisk mekanik?
-
3 - Hovedområder for studiet af klassisk mekanik
- → Kinematik
- → Dynamik
- → Statisk
- → Hydrostatisk
- → Hydrodynamik
- 4 - Betydningen af klassisk mekanik
- 5 - Klassisk mekanik i Enem
- 6 - Hvad er de vigtigste studieområder i mekanik?
Abstrakt om klassisk mekanik
Klassisk mekanik er et underområde af mekanik, et af fysikkens hovedområder.
Hun studerer bevægelser af kroppe på Jorden og nedsænket i væsker under lysets hastighed og årsagerne til disse bevægelser.
Hovedområderne for studiet af klassisk mekanik er kinematik, dynamik, statik, hydrostatik og hydrodynamik.
Kinematik studerer de situationer, der opstår fra det øjeblik, en krop starter sin bevægelsestilstand.
Dynamics studerer årsagerne, der gav anledning til en vis bevægelse.
Statik studerer betingelserne for ligevægt i udvidede legemer.
Hydrostatik studerer væsker under forhold med statisk ligevægt.
Hydrodynamik studerer væsker i bevægelse, når de udsættes for eksterne kræfter, der ikke er nul.
De tre hovedområder inden for mekanik er klassisk mekanik, kvantemekanik og relativistisk mekanik.
Klassisk mekanik er det fysikindhold, der falder mest i Enem.
Hvad studerer klassisk mekanik?
Klassisk mekanik studerer bevægelser af kroppe på Jorden og nedsænket i væsker under lysets hastighed, ud over årsagerne til disse bevægelser. Det er normalt opdelt i kinematik, dynamik, statik, hydrostatik og hydrodynamik.
Hovedområder for studiet af klassisk mekanik
→ Kinematik
Kinematik er det område af klassisk mekanik, der studerer kroppens bevægelse uden at tage hensyn til årsagerne til denne bevægelse. Med andre ord studeres situationer, der opstår fra det øjeblik, en krop starter sin bevægelsestilstand. Inden for rammerne af kinematik, som ses i gymnasiet, studeres de typer bevægelser, som vi vil se nedenfor.
Stop ikke nu... Der er mere efter reklamen ;)
◦ Ensartet bevægelse (MU)
Ensartet bevægelse er bevægelsen hvor et legemes hastighed er konstant, kun bevæger sig i en lige linje. Den vigtigste ligning, der bruges til at studere ensartet bevægelse, er timefunktionen af position.
Positionstidsfunktion for MU:
\(S_F =S_0 + vt\ eller\ v= \frac{ΔS}{Δt}\)
◦ Uniformly Varied Motion (MUV)
Ensartet varieret bevægelse er bevægelsen hvor et legemes hastighed ændres med konstante hastigheder. I det tilfælde, hvor bevægelsen får øget sin hastighed, siger vi, at det er en accelereret bevægelse; hvis hastigheden falder, siger vi, at det er en retarderet bevægelse.
De vigtigste ligninger til at beskrive ensartet varieret bevægelse er timefunktionerne position og hastighed og Torricellis ligning.
Positionstidsfunktion for MUV:
\(S_F =S_0 + v_0 t+\frac{at^2}2\ eller\ \triangle S=v_0 t+ \frac{at^2}2,\ com\ \triangle S =S_F -S_0 \)
Hastighed timefunktion for MUV:
\(V_F =V_0 + at\)
eller
\( a= \frac{V_F- V_0}{t_F-t_0}\)
Torricellis ligning:
\(V_F ^2 =V_0 ^2 + 2a\trekant S\)
◦ Ensartet cirkulær bevægelse (MCU)
Ensartet cirkulær bevægelse er bevægelsen hvor et bevægende objekts hastighedsretning konstant ændrer sig, så dets afstand fra et punkt i rummet forbliver konstant. Selv hvis den kaldes ensartet cirkulær bevægelse, accelereres denne bevægelse, da eksistensen af en centripetalacceleration er nødvendig for at beskrive en cirkulær bane.
I studiet af cirkulær bevægelse står vi over for et stort antal ligninger, og der er: ligninger, der beregner forskydning og skalarhastighed; ligninger, der beregner vinkelstørrelser, såsom vinkelhastighed; og endelig ligninger, der tjener til at relatere disse to typer af mængder. Tjek nogle af de vigtigste ligninger for cirkulær bevægelse.
Vinkelhastighed for MCU'en:
\(ω = \frac{Δθ}{Δt}\)
eller
\(ω = 2πf\)
eller
\(ω = \frac{2π}T\)
Forholdet mellem hastighed og vinkelhastighed:
\(V = ωR\)
Hyppighed og periode:
\(f = \frac{1}T\)
\(T = \frac{1}f\)
◦ Uniformly Varied Circular Motion (MCUV)
Ensartet varieret cirkulær bevægelse er bevægelsen hvilket er et lidt mere generelt tilfælde af ensartet cirkulær bevægelse. I den er der udover en centripetalacceleration konstante vinkel- og tangentielle accelerationer, som får mobilens vinkelhastighed til at variere ensartet. Som vi gør i ensartet varieret bevægelse, bruger vi i studiet af MCUV meget lignende position og hastighed timefunktioner.
Funktion med uret af MCUV'ens vinkelposition:
\(θ_F =θ_0 + ω_0 t+\frac{at^2}2\)
Timefunktion af MCUV'ens vinkelhastighed:
\(ω_F = ω_0 = ved \)
Se også:Teknikker til løsning af kinematikøvelser
→ Dynamik
Dynamik er det område af klassisk mekanik, der undersøger årsagerne, der gav anledning til en vis bevægelse. I denne forstand studerer vi de kræfter, der virker på en krop, mængderne af bevægelse, energien mekanik, impuls og størrelser relateret til rotationsbevægelser, såsom moment og moment kantet.
Grundlaget for studiet af dynamik i gymnasiet er newtons tre love. Baseret på dem udledes de andre ligninger for delområdet og også for kinematik. Tjek nogle af de vigtigste formler, der bruges i studiet af Dynamics:
Newtons anden lov:
\(F=m\cdot a\)
Moment eller moment af en kraft:
\(T=Fdsenθ\)
Lineær momentum eller lineær momentum:
\(Q=mv\)
Vinkelmoment eller vinkelmoment:
\(L=rQsenθ\)
Kinetisk energi:
\(E_c=\frac{mv^2}2\)
→ statisk
Statik er det område af klassisk mekanik, der studerer ligevægtsforholdene i udvidede kroppe, det vil sige, det bestemmer, hvilke mål eller endda intensiteten af kræfter og drejningsmomenter skal være, så en krop med ikke-ubetydelige dimensioner kan forblive i ligevægt. I studiet af statik er Newtons love meget brugt.
→ hydrostatisk
Den hydrostatiske er området for klassisk mekanik, der studerer væsker under forhold med statisk ligevægt. I den studerer vi specifik masse, tryk, Stevins princip, Pascals teorem og Archimedes' teorem.
→ Hydrodynamik
Hydrodynamik er det område af klassisk mekanik, der studerer væsker i bevægelse, når de udsættes for eksterne kræfter, der ikke er nul. I den studerer vi flow, kontinuitetsligning og Bernoullis princip.
Betydningen af klassisk mekanik
Klassisk mekanik har stor betydning i flere aspekter. Nedenfor fremhæver vi nogle forståelser, der kun var mulige gennem forskning i klassisk mekanik:
Banerne for planeter, satellitter og asteroider, beskrevet efter loven om universel gravitation det er efter Keplers love.
Banen for raketter, kugler, pile og pile forklaret ved hjælp af projektilaffyringsligninger.
Strømmen af væsker, beskrevet af kontinuitetsligningen, der er i stand til at forklare flyvemaskiners flyvning, såvel som de hydrostatiske situationer, hvor væskerne er i ro.
Betjening af simple maskiner, såsom skråplan, remskiver, hejseværker, vægte osv.
Banen for elektrisk ladede partikler, der bevæger sig under påvirkning af elektriske og magnetiske felter, som i fænomenet nordlys.
Legemer i frit fald eller endda organer, der falder accelereret af tyngdekraften, men lider under påvirkningen af luftmodstand.
Se også:Astrofysik - grenen af astronomi dedikeret til studiet af universet gennem anvendelser af fysikkens og kemiens love
Klassisk mekanik i Enem
Blandt alle fysikkens områder er Klassisk Mekanik det, der er til stede i størst mængde i Enem-spørgsmålene, så det er af stor betydning, at du er i stand til at:
forstå betydningen bag kinematik-ligningerne, være i stand til at relatere dem til virkelige situationer, samt deres grafer;
identificere og klassificere progressive, regressive, accelererede og ensartede bevægelser;
forstå referencebegrebet og forstå, hvad relative bevægelser er;
vide, hvordan man anvender Newtons tre love i de mest forskellige sammenhænge;
forstå begrebet mekanisk, kinetisk og potentiel energi og vide, hvordan man arbejder med disse størrelser;
lave kollisionsberegninger ved hjælp af momentum samt bevarelse af mekanisk energi;
kende og forstå funktionen af Keplers love og deres forhold til loven om universel gravitation;
forstå, hvordan statiske ligevægtsbetingelser bør anvendes på legemer, hvis dimensioner ikke kan overses;
forstå årsager og virkninger af partikelbevægelser og vide, hvordan de skal beskrives i form af ligninger.
Hvad er de vigtigste studieområder i mekanik?
Mekanikken Det er et af fysikkens store områder. Det er almindeligvis opdelt i:
Klassisk mekanik: en gren af mekanik, der studerer bevægelser af kroppe på Jorden og nedsænket i væsker under lysets hastighed og årsagerne til disse bevægelser. Det relaterer sig til den viden om området, der er anvendelig i makroskopiske situationer.
Kvantemekanik: en gren af mekanikken, der studerer bevægelsen af små partikler, såsom atomer og molekyler.
Relativistisk mekanik: en gren af mekanikken, der studerer opførsel af kroppe, der bevæger sig med hastigheder tæt på lysets hastighed. Det stammer fra opdagelserne af fysiker Albert Einstein.
Kilde
e-Física – Online fysikundervisning; USP – University of São Paulo. mekanik. Tilgængelig i: http://efisica2.if.usp.br/course/index.php? kategoriid=132.
Af Rafael Helerbrock
Fysiklærer
Vil du referere til denne tekst i et skole- eller akademisk arbejde? Se:
HELERBROCK, Raphael. "Klassisk mekanik"; Brasilien skole. Tilgængelig i: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/mecanica-classica.htm. Tilgået den 22. august 2023.
Lær mere om, hvad acceleration er, lær hvordan du beregner det, forstå dets fysiske betydning og se eksempler på løste øvelser.
Ved du, hvad dimensionsanalyse er, eller har du svært ved at bruge dette værktøj? Tjek vores artikel og se eksempler og løste øvelser om dette emne.
Har du svært ved fysik og leder du efter tips til, hvordan du løser øvelser om Newtons love? Få adgang til teksten og tjek nogle tips til, hvordan du løser denne type øvelser, og se løste øvelser om anvendelser af Newtons love.
Klik her for at lære, hvad statisk er, og forstå begreber som statisk balance, drejningsmoment og gearing. Kende formlerne for statik og deres anvendelser.
Ved du hvad styrke er? Forstå konceptet, tjek de formler, der bruges til forskellige typer kraft, og se, hvad forholdet er mellem kræfter og Newtons love.
Lær mere om fysik, en af de ældste og vigtigste videnskaber, der gennem århundreder har bidraget til menneskehedens videnskabelige og teknologiske udvikling. Fysik er underopdelt i områder som Mekanik, Elektromagnetisme, Termologi, Optik og Bølger, som har deres egne underafdelinger.
Lær om loven om universel gravitation, som blev udviklet af den engelske fysiker Isaac Newton. Det relaterer produktet af massen af to legemer med det omvendte af kvadratet af deres afstand for at bestemme intensiteten af den tyngdekraft, der eksisterer mellem dem. Kom og forstå emnet her!
Kend formlen, der beskriver denne fysiske størrelse.
Forstå Newtons love og tjek nogle løste eksempler, samt øvelser om dette emne, der faldt på Enem.
Lær mere om ensartet bevægelse, det vil sige bevægelse, hvor møblerne bevæger sig gennem lige store rum i lige store tidsintervaller. Se eksempler og ligninger!
Cringe
Slangen tilpasset fra engelsk bruges til at betegne en person, der ses som tarvelig, skamfuld, forældet og ude af mode.
Folkloredagen fejres i dag, den 22. august, i Brasilien og rundt omkring i verden. Lærerne forklarer...
Mød Eris, den nye variant af covid-19. Se dine symptomer, risici og også måder at forblive sikker på.
Når alt kommer til alt, hvad er en koldfront? Klik her, forstå hvordan koldfronter dannes og find ud af...
