מכניקה קלאסית: תחומי לימוד, באנם

מכניקה קלאסית הוא תת-תחום של מכניקה המוקדש לחקר תנועות הגופים על פני כדור הארץ וטבול בנוזלים מתחת למהירות האור והגורמים לתנועות אלו. מכניקה קלאסית מחולקת בעיקר לתחומי קינמטיקה, דינמיקה, סטטיקה, הידרוסטטיקה והידרודינמיקה. ללימודי מכניקה קלאסית חשיבות רבה למגוון עצום של מקצועות, בנוסף להיותו תכני הפיזיקה המבוקשים ביותר בבחינת התיכון הארצי (אנם).

קראו גם: פיזיקה מודרנית - תחום הפיזיקה שצמח כדי להסביר כמה מושגים שהמכניקה הקלאסית לא יכלה להסביר

נושאי מאמר זה

• 1 - סיכום מכניקה קלאסית
• 2 - מה לומדים מכניקה קלאסית?
• 3 - תחומי לימוד עיקריים של מכניקה קלאסית
  • → קינמטיקה
  • ← דינמיקה
  • ← סטטי
  • → הידרוסטטי
  • → הידרודינמיקה
• 4 - חשיבות המכניקה הקלאסית
• 5 - מכניקה קלאסית באנם
• 6 - מהם תחומי הלימוד העיקריים במכניקה?

תקציר על מכניקה קלאסית

• מכניקה קלאסית היא תת-תחום של מכניקה, אחד התחומים העיקריים של הפיזיקה.

• היא חוקרת את תנועות הגופים על פני כדור הארץ וטבולים בנוזלים מתחת למהירות האור ואת הסיבות לתנועות אלו.

• תחומי הלימוד העיקריים של מכניקה קלאסית הם קינמטיקה, דינמיקה, סטטיקה, הידרוסטטיקה והידרודינמיקה.

• הקינמטיקה חוקרת את המצבים המתרחשים מהרגע שבו הגוף מתחיל את מצב התנועה שלו.

• דינמיקה חוקרת את הסיבות שהולידו תנועה כלשהי.

• סטטיקה חוקרת את תנאי שיווי המשקל בגופים מורחבים.

• הידרוסטטיקה חוקרת נוזלים בתנאים של שיווי משקל סטטי.

• הידרודינמיקה חוקרת נוזלים בתנועה כשהם נתונים לכוחות חיצוניים שאינם אפס.

• שלושת התחומים העיקריים של מכניקה הם מכניקה קלאסית, מכניקת קוונטים ומכניקה יחסיות.

• מכניקה קלאסית היא תוכן הפיזיקה הנופל הכי הרבה ב-Enem.

מה לומדים מכניקה קלאסית?

מכניקה קלאסית חוקרת את תנועות הגופים על פני כדור הארץ וטבולים בנוזלים מתחת למהירות האור, בנוסף לסיבות לתנועות אלו. זה בדרך כלל מחולק לקינמטיקה, דינמיקה, סטטיקה, הידרוסטטיקה והידרודינמיקה.

תחומי לימוד עיקריים של מכניקה קלאסית

→ קינמטיקה

קינמטיקה היא תחום המכניקה הקלאסית לומד את תנועתם של גופים מבלי לקחת בחשבון את הסיבות לתנועה זו. במילים אחרות, מצבים המתרחשים מהרגע שגוף מתחיל את מצב התנועה שלו נלמדים. במסגרת הקינמטיקה, הנראית בתיכון, נלמדים סוגי התנועה שנראה להלן.

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום ;)

◦ תנועה אחידה (MU)

תנועה אחידה היא התנועה כאשר מהירות הגוף קבועה, נעה רק בקו ישר. המשוואה העיקרית המשמשת לחקר תנועה אחידה היא הפונקציה השעה של המיקום.

• פונקציית זמן מיקום עבור ה-MU:

\(S_F =S_0 + vt\ או\ v= \frac{ΔS}{Δt}\)

◦ תנועה מגוונת אחידה (MUV)

תנועה מגוונת באופן אחיד היא התנועה שבו מהירות הגוף משתנה בקצבים קבועים. במקרה שבו מהירות התנועה מוגברת, אנו אומרים שזו תנועה מואצת; אם המהירות יורדת, אנו אומרים שזו תנועה מפגרת.

המשוואות החשובות ביותר לתיאור תנועה מגוונת באופן אחיד הן הפונקציות השעתיות של מיקום ומהירות ו המשוואה של טוריצ'לי.

• פונקציית זמן מיקום עבור ה-MUV:

\(S_F =S_0 + v_0 t+\frac{at^2}2\ or\ \triangle S=v_0 t+ \frac{at^2}2,\ com\ \triangle S =S_F -S_0 \)

• פונקציית מהירות שעתית עבור ה-MUV:

\(V_F =V_0 + at\)

אוֹ

\( a= \frac{V_F- V_0}{t_F-t_0}\)

• משוואת טוריצ'לי:

\(V_F ^2 =V_0 ^2 + 2a\משולש S\)

◦ תנועה מעגלית אחידה (MCU)

תנועה מעגלית אחידה היא התנועה שבו כיוון המהירות של עצם נע משתנה כל הזמן כך שהמרחק שלו מנקודה בחלל נשאר קבוע. גם אם נקראת תנועה מעגלית אחידה, תנועה זו מואצת, שכן על מנת לתאר מסלול מעגלי יש צורך בקיומה של תאוצה צנטריפטית.

בחקר התנועה המעגלית, אנו עומדים בפני מספר רב של משוואות, וישנן: משוואות המחשבות תזוזה ומהירות סקלרית; משוואות המחשבות כמויות זוויתיות, כגון מהירות זוויתית; ולבסוף, משוואות המשמשות לקשר בין שני סוגי הכמויות הללו. בדוק כמה מהמשוואות החשובות ביותר של תנועה מעגלית.

• מהירות זוויתית עבור ה-MCU:

\(ω = \frac{Δθ}{Δt}\)

אוֹ

\(ω = 2πf\)

אוֹ

\(ω = \frac{2π}T\)

• הקשר בין מהירות למהירות זוויתית:

\(V = ωR\)

• תדירות ותקופה:

\(f = \frac{1}T\)

\(T = \frac{1}f\)

◦ תנועה מעגלית מגוונת אחידה (MCUV)

תנועה מעגלית מגוונת באופן אחיד היא התנועה שזה מקרה קצת יותר כללי של תנועה מעגלית אחידה. בו, בנוסף לתאוצה צנטריפטית, יש תאוצות זוויתיות ומשיקיות קבועות, הגורמות למהירות הזוויתית של המובייל להשתנות באופן אחיד. כפי שאנו עושים בתנועה המגוונת באופן אחיד, במחקר של MCUV אנו משתמשים בפונקציות שעתיות דומות למדי של מיקום ומהירות.

• פונקציה עם כיוון השעון של המיקום הזוויתי של ה-MCUV:

\(θ_F =θ_0 + ω_0 t+\frac{at^2}2\)

• פונקציה שעתית של המהירות הזוויתית של ה-MCUV:

\(ω_F = ω_0 = ב-\)

ראה גם:טכניקות לפתרון תרגילי קינמטיקה

→ דִינָמִיקָה

דינמיקה היא תחום המכניקה הקלאסית בוחן את הסיבות שהולידו תנועה כלשהי. במובן זה, אנו חוקרים את הכוחות הפועלים על הגוף, את כמויות התנועה, את האנרגיה מכניקה, דחף וגדלים הקשורים לתנועות סיבוביות, כגון מומנט ומומנט זוויתי.

היסודות ללימוד הדינמיקה בתיכון הם ה שלושת החוקים של ניוטון. על בסיסם נגזרות המשוואות האחרות של תת-השטח וגם של הקינמטיקה. בדוק כמה מהנוסחאות החשובות ביותר המשמשות בחקר הדינמיקה:

• החוק השני של ניוטון:

\(F=m\cdot a\)

• מומנט או מומנט של כוח:

\(T=Fdsenθ\)

• מומנטום ליניארי או מומנטום ליניארי:

\(Q=mv\)

• מומנטום זוויתי או מומנטום זוויתי:

\(L=rQsenθ\)

• אנרגיה קינטית:

\(E_c=\frac{mv^2}2\)

→ סטָטִי

סטטיקה היא תחום המכניקה הקלאסית בוחן את תנאי שיווי המשקל בגופים מורחבים, כלומר, הוא קובע אילו מידות או אפילו עוצמת הכוחות והמומנטים צריכים להיות כדי שגוף בעל ממדים לא מבוטלים יוכל להישאר בשיווי משקל. בחקר הסטטיקה נעשה שימוש נרחב בחוקי ניוטון.

הסלע המוצג באיור נמצא במצב שיווי משקל סטטי.

→ הידרוסטטי

ההידרוסטטיק הוא תחום המכניקה הקלאסית ש חוקר נוזלים בתנאים של שיווי משקל סטטי. בו למדנו מסה ספציפית, לחץ, עקרון סטווין, משפט פסקל ומשפט ארכימדס.

→ הידרודינמיקה

הידרודינמיקה היא תחום המכניקה הקלאסית חוקר נוזלים בתנועה כשהם נתונים לכוחות חיצוניים שאינם אפס. בו אנו לומדים זרימה, משוואת המשכיות ועיקרון ברנולי.

חשיבות המכניקה הקלאסית

למכניקה הקלאסית חשיבות רבה בכמה היבטים. להלן, נדגיש כמה הבנות שהיו אפשריות רק באמצעות מחקר במכניקה קלאסית:

• מסלולי כוכבי לכת, לוויינים ואסטרואידים, מתוארים לפי חוק הכבידה האוניברסלית זה לפי חוקי קפלר.

חוקי המכניקה הקלאסית מאפשרים לחשב את המהירות והגובה להצבת לוויינים במסלול.

• המסלול של רקטות, כדורים, חצים וחצים הוסבר באמצעות משוואות שיגור קליעים.

• זרימת הנוזלים, המתוארת על ידי משוואת ההמשכיות, מסוגלת להסביר את מעוף המטוסים, כמו גם את המצבים ההידרוסטטיים, שבהם הנוזלים נמצאים במנוחה.

• הפעלת מכונות פשוטות, כגון מטוסים משופעים, גלגלות, מנופים, מאזניים וכו'.

• מסלולם של חלקיקים טעונים חשמלית הנעים תחת פעולת שדות חשמליים ומגנטיים, כמו בתופעת זוהר הקוטב.

• גופים בנפילה חופשית או אפילו גופים שנופלים מואצים על ידי כוח הכבידה, אך סובלים מפעולת התנגדות האוויר.

ראה גם:אסטרופיזיקה - ענף האסטרונומיה המוקדש לחקר היקום באמצעות יישומים של חוקי הפיזיקה והכימיה

מכניקה קלאסית באנם

מבין כל תחומי הפיזיקה, מכניקה קלאסית היא זו שקיימת בכמות הגדולה ביותר בשאלות האנם, ולכן ישנה חשיבות רבה לכך שאתה מסוגל:

• להבין את המשמעות מאחורי משוואות הקינמטיקה, להיות מסוגלים לקשר אותן למצבים אמיתיים, כמו גם לגרפים שלהן;

• לזהות ולסווג תנועות פרוגרסיביות, רגרסיביות, מואצות ואחידות;

• להבין את מושג ההתייחסות ולהבין מהן תנועות יחסיות;

• לדעת ליישם את שלושת חוקי ניוטון בהקשרים השונים ביותר;

• להבין את המושג אנרגיה מכנית, קינטית ופוטנציאלית ולדעת כיצד לפעול עם הכמויות הללו;

• לבצע חישובי התנגשות תוך שימוש במומנטום כמו גם שימור אנרגיה מכנית;

• לדעת ולהבין את תפקוד חוקי קפלר ואת הקשר שלהם עם חוק הכבידה האוניברסלית;

• להבין כיצד יש להחיל תנאי שיווי משקל סטטיים על גופים שאי אפשר להזניח את מידותיהם;

• להבין את הסיבות וההשפעות של תנועות חלקיקים ולדעת לתאר אותן בצורה של משוואות.

מהם תחומי הלימוד העיקריים במכניקה?

המכניקה זה אחד התחומים הגדולים של הפיזיקה. בדרך כלל זה מחולק ל:

• מכניקה קלאסית: ענף של מכניקה החוקר את תנועות הגופים על פני כדור הארץ וטבולים בנוזלים מתחת למהירות האור ואת הסיבות לתנועות אלו. זה מתייחס לידע של התחום שישים למצבים מקרוסקופיים.

• מכניקה קוואנטית: ענף של מכניקה החוקר את תנועתם של חלקיקים זעירים, כגון אטומים ומולקולות.

• מכניקה יחסית: ענף של מכניקה החוקר את התנהגותם של גופים הנעים במהירויות הקרובות למהירות האור. זה נובע מהגילויים של הפיזיקאי אלברט איינשטיין.

מָקוֹר

e-Física - הוראת פיזיקה מקוונת; USP - אוניברסיטת סאו פאולו. מֵכָנִיקָה. אפשר להשיג ב: http://efisica2.if.usp.br/course/index.php? קטגוריה=132.

מאת רפאל הלרברוק
מורה לפיזיקה

האם תרצה להתייחס לטקסט זה בעבודה בית ספרית או אקדמית? תראה:

HELERBROCK, רפאל. "מכניקה קלאסית"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/mecanica-classica.htm. ניגש ב-22 באוגוסט 2023.

למד עוד על מהי תאוצה, למד כיצד לחשב אותה, להבין את המשמעות הפיזית שלה ולבדוק דוגמאות לתרגילים פתורים.

האם אתה יודע מה זה ניתוח ממדים או האם אתה מתקשה להשתמש בכלי זה? עיין במאמר שלנו וראה דוגמאות ותרגילים פתורים בנושא זה.

האם אתה מתקשה בפיזיקה ומחפש טיפים כיצד לפתור תרגילים על חוקי ניוטון? גש לטקסט ובדוק כמה טיפים כיצד לפתור סוג זה של תרגילים וראה תרגילים פתורים על יישומים של חוקי ניוטון.

לחץ כאן כדי ללמוד מהי סטטי ולהבין מושגים כמו איזון סטטי, מומנט ומינוף. הכר את הנוסחאות של סטטיקה והיישומים שלהן.

אתה יודע מה זה חוזק? הבן את המושג, בדוק את הנוסחאות המשמשות עבור סוגים שונים של כוח, וראה מה הקשר בין כוחות לחוקי ניוטון.

למד עוד על פיזיקה, אחד המדעים העתיקים והחשובים ביותר שתרם, במשך מאות שנים, להתפתחות המדעית והטכנולוגית של האנושות. הפיזיקה מחולקת לתחומים כמו מכניקה, אלקטרומגנטיות, תרמולוגיה, אופטיקה וגלים, שיש להם תת-חלוקות משלהם.

למד על חוק הכבידה האוניברסלית, אשר פותח על ידי הפיזיקאי האנגלי אייזק ניוטון. זה מקשר את מכפלת המסה של שני גופים עם היפוך ריבוע המרחק שלהם כדי לקבוע את עוצמת כוח המשיכה הכבידה הקיים ביניהם. בואו להבין את הנושא כאן!

דע את הנוסחה המתארת ​​כמות פיזית זו.

הבן את חוקי ניוטון ובדוק כמה דוגמאות פתורות, כמו גם תרגילים בנושא זה שנפלו על האנם.

למד עוד על תנועה אחידה, כלומר תנועה שבה הרהיטים עוברים דרך חללים שווים במרווחי זמן שווים. בדוק דוגמאות ומשוואות!

לִזחוֹל

הסלנג המותאם מאנגלית משמש לייעד מישהו שנתפס כדביק, מביש, מיושן ולא אופנה.

חֲדָשׁוֹת

יום הפולקלור נחגג היום, 22 באוגוסט, בברזיל וברחבי העולם. המורים מסבירים את...

מחלות ופתולוגיות

הכירו את אריס, הגרסה החדשה של קוביד-19. ראה את הסימפטומים שלך, הסיכונים וגם את הדרכים להישאר בטוחים.

גֵאוֹגרַפיָה

הרי מהי חזית קרה? לחצו כאן, הבינו כיצד נוצרות חזיתות קרות וגלו...