Klassieke mechanica is een deelgebied van mechanica gewijd aan de studie van de bewegingen van lichamen op aarde en ondergedompeld in vloeistoffen onder de snelheid van het licht en de oorzaken van deze bewegingen. Klassieke mechanica is voornamelijk verdeeld in de gebieden Kinematica, Dynamica, Statica, Hydrostatica en Hydrodynamica. De studie klassieke mechanica is van groot belang voor een enorm scala aan beroepen, naast het feit dat het de meest gevraagde natuurkunde-inhoud is in het National High School Examination (Enem).
Lees ook: Moderne natuurkunde - het gebied van de natuurkunde dat ontstond om enkele concepten uit te leggen die klassieke mechanica niet kon verklaren
Onderwerpen van dit artikel
- 1 - Samenvatting van klassieke mechanica
- 2 - Wat bestudeert klassieke mechanica?
-
3 - Belangrijkste studiegebieden van klassieke mechanica
- → Kinematica
- → Dynamiek
- → Statisch
- → Hydrostatisch
- → Hydrodynamica
- 4 - Belang van klassieke mechanica
- 5 - Klassieke mechanica in Enem
- 6 - Wat zijn de belangrijkste studiegebieden in mechanica?
Samenvatting over klassieke mechanica
Klassieke mechanica is een deelgebied van mechanica, een van de hoofdgebieden van de natuurkunde.
Ze bestudeert de bewegingen van lichamen op aarde en ondergedompeld in vloeistoffen onder de lichtsnelheid en de oorzaken van deze bewegingen.
De belangrijkste studiegebieden van klassieke mechanica zijn kinematica, dynamica, statica, hydrostatica en hydrodynamica.
Kinematica bestudeert de situaties die zich voordoen vanaf het moment dat een lichaam in beweging komt.
Dynamics bestudeert de oorzaken die aanleiding gaven tot enige beweging.
Statica bestudeert de evenwichtsvoorwaarden in uitgestrekte lichamen.
Hydrostatica bestudeert vloeistoffen onder omstandigheden van statisch evenwicht.
Hydrodynamica bestudeert vloeistoffen in beweging wanneer ze worden blootgesteld aan externe krachten die niet gelijk zijn aan nul.
De drie hoofdgebieden van mechanica zijn klassieke mechanica, kwantummechanica en relativistische mechanica.
Klassieke mechanica is de fysica-inhoud die het meest in de Enem valt.
Wat bestudeert klassieke mechanica?
Klassieke mechanica bestudeert de bewegingen van lichamen op aarde en ondergedompeld in vloeistoffen onder de snelheid van het licht, naast de oorzaken van deze bewegingen. Het is meestal onderverdeeld in kinematica, dynamiek, statica, hydrostatica en hydrodynamica.
Hoofdgebieden van studie van klassieke mechanica
→ Kinematica
Kinematica is het gebied van de Klassieke Mechanica dat bestudeert de beweging van lichamen zonder rekening te houden met de oorzaken van deze beweging. Met andere woorden, situaties die zich voordoen vanaf het moment dat een lichaam in beweging komt, worden bestudeerd. In het kader van kinematica, dat op de middelbare school wordt gezien, worden de soorten bewegingen die we hieronder zullen zien, bestudeerd.
Niet stoppen nu... Er is meer na de publiciteit ;)
◦ Gelijkmatige beweging (MU)
Eenparige beweging is de beweging waar de snelheid van een lichaam constant is en alleen in een rechte lijn beweegt. De belangrijkste vergelijking die wordt gebruikt voor de studie van eenparige beweging is de positiefunctie per uur.
Positie tijdfunctie voor de MU:
\(S_F =S_0 + vt\ of\ v= \frac{ΔS}{Δt}\)
◦ Gelijkmatig gevarieerde beweging (MUV)
Gelijkmatig gevarieerde beweging is de beweging waar de snelheid van een lichaam verandert met constante snelheden. In het geval dat de snelheid van de beweging is toegenomen, zeggen we dat het een versnelde beweging is; als de snelheid afneemt, spreken we van een vertraagde beweging.
De belangrijkste vergelijkingen voor het beschrijven van uniform gevarieerde beweging zijn de uurlijkse functies van positie en snelheid en Torricelli-vergelijking.
Positietijdfunctie voor de MUV:
\(S_F =S_0 + v_0 t+\frac{at^2}2\ of\ \triangle S=v_0 t+ \frac{at^2}2,\ com\ \triangle S =S_F -S_0 \)
Snelheidsuurfunctie voor de MUV:
\(V_F =V_0 + at\)
of
\( a= \frac{V_F-V_0}{t_F-t_0}\)
Vergelijking van Torricelli:
\(V_F ^2 =V_0 ^2 + 2a\driehoek S\)
◦ Uniforme cirkelvormige beweging (MCU)
Eenparige cirkelvormige beweging is de beweging waarin de richting van de snelheid van een bewegend object constant verandert, zodat de afstand tot een punt in de ruimte constant blijft. Zelfs als het een uniforme cirkelvormige beweging wordt genoemd, wordt deze beweging versneld, omdat om een cirkelvormig traject te beschrijven, het bestaan van een middelpuntzoekende versnelling noodzakelijk is.
Bij de studie van cirkelvormige beweging worden we geconfronteerd met een groot aantal vergelijkingen, en er zijn: vergelijkingen die verplaatsing en scalaire snelheid berekenen; vergelijkingen die hoekgrootheden berekenen, zoals hoeksnelheid; en ten slotte vergelijkingen die dienen om deze twee soorten grootheden met elkaar in verband te brengen. Bekijk enkele van de belangrijkste vergelijkingen van cirkelvormige beweging.
Hoeksnelheid voor de MCU:
\(ω = \frac{Δθ}{Δt}\)
of
\(ω = 2πf\)
of
\(ω = \frac{2π}T\)
Relatie tussen snelheid en hoeksnelheid:
\(V = ωR\)
Frequentie en periode:
\(f = \frac{1}T\)
\(T = \frac{1}f\)
◦ Gelijkmatig gevarieerde circulaire beweging (MCUV)
Gelijkmatig gevarieerde cirkelvormige beweging is de beweging wat een iets algemener geval is van eenvormige cirkelvormige beweging. Daarin zijn er, naast een centripetale versnelling, constante hoek- en tangentiële versnellingen, waardoor de hoeksnelheid van de mobiel gelijkmatig varieert. Zoals we doen in de uniform gevarieerde beweging, gebruiken we bij de studie van de MCUV vrijwel vergelijkbare uurfuncties van positie en snelheid.
Rechtsom functie van de hoekpositie van de MCUV:
\(θ_F =θ_0 + ω_0 t+\frac{at^2}2\)
Uurfunctie van de hoeksnelheid van de MCUV:
\(ω_F = ω_0 = bij \)
Zie ook:Technieken voor het oplossen van kinematica-oefeningen
→ Dynamiek
Dynamica is het gebied van de Klassieke Mechanica dat bestudeert de oorzaken die aanleiding gaven tot enige beweging. In die zin bestuderen we de krachten die op een lichaam werken, de hoeveelheden beweging, de energie mechanica, impulsen en grootheden gerelateerd aan roterende bewegingen, zoals koppel en moment hoekig.
De fundamenten van de studie van dynamiek op de middelbare school zijn de de drie wetten van Newton. Op basis daarvan worden de andere vergelijkingen van het deelgebied en ook van Kinematica afgeleid. Bekijk enkele van de belangrijkste formules die worden gebruikt in de studie van Dynamics:
Tweede wet van Newton:
\(F=m\cdot a\)
Koppel of moment van een kracht:
\(T=Fdsenθ\)
Lineair momentum of lineair momentum:
\(Q=mv\)
Hoekmomentum of hoekmomentum:
\(L=rQsenθ\)
Kinetische energie:
\(E_c=\frac{mv^2}2\)
→ statisch
Statica is het gebied van de Klassieke Mechanica dat bestudeert de evenwichtscondities in uitgestrekte lichamen, dat wil zeggen, het bepaalt welke maatregelen of zelfs de intensiteit van krachten en koppels moeten zijn, zodat een lichaam van niet te verwaarlozen afmetingen in evenwicht kan blijven. In de studie van statica worden de wetten van Newton veel gebruikt.
→ hydrostatisch
De hydrostatische is het gebied van de klassieke mechanica dat bestudeert vloeistoffen onder omstandigheden van statisch evenwicht. Daarin bestudeerden we specifieke massa, druk, het principe van Stevin, de stelling van Pascal en de stelling van Archimedes.
→ Hydrodynamica
Hydrodynamica is het gebied van de Klassieke Mechanica dat bestudeert vloeistoffen in beweging wanneer ze worden blootgesteld aan externe krachten die niet gelijk zijn aan nul. Daarin bestuderen we stroming, continuïteitsvergelijking en het principe van Bernoulli.
Belang van klassieke mechanica
Klassieke mechanica is in verschillende opzichten van groot belang. Hieronder belichten we enkele inzichten die alleen mogelijk waren door onderzoek in de klassieke mechanica:
De banen van planeten, satellieten en asteroïden beschreven door de wet van de universele zwaartekracht Het is volgens de wetten van Kepler.
De baan van raketten, kogels, darts en pijlen uitgelegd met vergelijkingen voor het lanceren van projectielen.
De stroom van vloeistoffen, beschreven door de continuïteitsvergelijking, die de vlucht van vliegtuigen kan verklaren, evenals de hydrostatische situaties waarin de vloeistoffen in rust zijn.
De bediening van eenvoudige machines, zoals hellende vlakken, katrollen, takels, weegschalen etc.
De baan van elektrisch geladen deeltjes die bewegen onder invloed van elektrische en magnetische velden, zoals bij het fenomeen aurora borealis.
Lichamen in vrije val of zelfs lichamen die versneld vallen door de zwaartekracht, maar lijden onder de werking van luchtweerstand.
Zie ook:Astrofysica - de tak van de astronomie die zich toelegt op de studie van het heelal door toepassing van de wetten van de natuurkunde en scheikunde
Klassieke mechanica in Enem
Van alle gebieden van de natuurkunde is klassieke mechanica degene die het meest aanwezig is in de Enem-vragen, dus het is van groot belang dat je in staat bent om:
de betekenis achter de kinematische vergelijkingen begrijpen, in staat zijn om ze te relateren aan echte situaties, evenals hun grafieken;
identificeren en classificeren van progressieve, regressieve, versnelde en uniforme bewegingen;
het begrip referentie begrijpen en begrijpen wat relatieve bewegingen zijn;
weten hoe de drie wetten van Newton in de meest verschillende contexten moeten worden toegepast;
het concept van mechanische, kinetische en potentiële energie begrijpen en weten hoe met deze grootheden te werken;
botsingsberekeningen maken met zowel momentum als behoud van mechanische energie;
de werking van de wetten van Kepler en hun relatie met de wet van de universele zwaartekracht kennen en begrijpen;
begrijpen hoe statische evenwichtsvoorwaarden moeten worden toegepast op lichamen waarvan de afmetingen niet kunnen worden verwaarloosd;
de oorzaken en gevolgen van deeltjesbewegingen begrijpen en weten hoe ze te beschrijven in de vorm van vergelijkingen.
Wat zijn de belangrijkste studiegebieden in mechanica?
De mechanica Het is een van de grote gebieden van de natuurkunde. Het wordt gewoonlijk verdeeld in:
Klassieke mechanica: een tak van mechanica die de bewegingen bestudeert van lichamen op aarde en ondergedompeld in vloeistoffen onder de snelheid van het licht en de oorzaken van deze bewegingen. Het heeft betrekking op de kennis van het gebied die van toepassing is op macroscopische situaties.
Kwantummechanica: een tak van de mechanica die de beweging van minuscule deeltjes, zoals atomen en moleculen, bestudeert.
Relativistische mechanica: een tak van de mechanica die het gedrag bestudeert van lichamen die bewegen met snelheden die dicht bij de snelheid van het licht liggen. Het komt voort uit de ontdekkingen van natuurkundige Albert Einstein.
Bron
e-Física - Online natuurkundeonderwijs; USP - Universiteit van São Paulo. mechanica. Beschikbaar in: http://efisica2.if.usp.br/course/index.php? categorieid=132.
Door Rafaël Helerbrock
Natuurkunde leraar
Wilt u naar deze tekst verwijzen in een school- of academisch werk? Kijk:
HELERBROCK, Rafaël. "Klassieke mechanica"; Braziliaanse school. Beschikbaar in: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/mecanica-classica.htm. Betreden op 22 augustus 2023.
Leer meer over wat versnelling is, leer hoe je het kunt berekenen, begrijp de fysieke betekenis ervan en bekijk voorbeelden van opgeloste oefeningen.
Weet je wat dimensionale analyse is of heb je moeite met het gebruik van deze tool? Bekijk ons artikel en bekijk voorbeelden en opgeloste oefeningen over dit onderwerp.
Heb je moeite met natuurkunde en ben je op zoek naar tips voor het oplossen van oefeningen over de wetten van Newton? Ga naar de tekst en bekijk enkele tips voor het oplossen van dit soort oefeningen en bekijk opgeloste oefeningen over toepassingen van de wetten van Newton.
Klik hier om te leren wat statisch is en om concepten als statisch evenwicht, koppel en hefboomwerking te begrijpen. Ken de formules van de statica en hun toepassingen.
Weet jij wat kracht is? Begrijp het concept, bekijk de formules die worden gebruikt voor verschillende soorten kracht en kijk wat de relatie is tussen krachten en de wetten van Newton.
Leer meer over natuurkunde, een van de oudste en belangrijkste wetenschappen die door de eeuwen heen heeft bijgedragen aan de wetenschappelijke en technologische ontwikkeling van de mensheid. Natuurkunde is onderverdeeld in gebieden zoals mechanica, elektromagnetisme, thermologie, optica en golven, die hun eigen onderverdelingen hebben.
Lees meer over de wet van universele zwaartekracht, ontwikkeld door de Engelse natuurkundige Isaac Newton. Het brengt het product van de massa van twee lichamen in verband met het omgekeerde van het kwadraat van hun afstand om de intensiteit van de aantrekkingskracht tussen hen te bepalen. Kom het onderwerp hier begrijpen!
Ken de formule die deze fysieke grootheid beschrijft.
Begrijp de wetten van Newton en bekijk enkele opgeloste voorbeelden, evenals oefeningen over dit onderwerp die op de Enem vielen.
Meer informatie over uniforme beweging, dat wil zeggen beweging waarbij het meubilair in gelijke tijdsintervallen door gelijke ruimtes reist. Bekijk voorbeelden en vergelijkingen!
In elkaar krimpen
Het uit het Engels aangepaste jargon wordt gebruikt om iemand aan te duiden die wordt gezien als smakeloos, beschamend, achterhaald en uit de mode.
Folklore Day wordt vandaag, 22 augustus, gevierd in Brazilië en over de hele wereld. Docenten leggen uit wat...
Maak kennis met Eris, de nieuwe variant van covid-19. Bekijk uw symptomen, risico's en ook manieren om veilig te blijven.
Wat is tenslotte een koufront? Klik hier, begrijp hoe koufronten ontstaan en ontdek...