Gurumuda-verkostot
Kappale liikkuu tasaisesti lineaarisesti, jos sen nopeus on vakio. Nopeuteen sisältyy nopeuden suuruus ja suunta. Nopeuden suunta = siirtymän suunta = liikesuunta. Vakion kappaleen nopeuden suunta = vakion kappaleen liikesuunta tai kiinteän kappaleen liikesuunta = kappale liikkuu suoraan. Nopeuden suuruus on vakio = nopeus on aina sama koko ajan.
Epätasainen lineaarinen liike on liikettä vakiokiihtyvyydellä. Toisin sanoen epätasainen lineaarinen liike = liike, jossa kiihtyvyyden suuruus on vakio ja kiihtyvyyden suunta on vakio. Kiihtyvyyden suunta on vakio = nopeuden suunta on vakio = siirtymän suunta on vakio = liikesuunta on vakio = kappale liikkuu suoraviivaisesti. Vakiokiihtyvyyden suuruus tarkoittaa , että nopeuden tai pyörimisnopeuden suuruus kasvaa säännöllisesti.
Arkielämässä näemme usein esineitä, jotka kokevat vapaata pudotusliikettä, esimerkiksi puusta putoavien hedelmien liikettä tai tietyltä korkeudelta putoavien tai pudotettujen esineiden liikettä. Miksi esineet kokevat vapaata pudotusliikettä? Yhdellä silmäyksellä tarkasteltuna esine kokee vapaata pudotusta ikään kuin sillä olisi kiinteä nopeus, eli toisin sanoen esine ei kiihdy. Tosiasia on, että jokainen vapaasti putoava esine kokee vakiokiihtyvyyden. Tämä syy aiheuttaa vapaata pudotusliikettä, mukaan lukien epätasaisen lineaarisen liikkeen esimerkki. Kuinka todistaa, että vapaata pudotusta kokevat esineet kokevat vakiokiihtyvyyden tai että niiden nopeus kasvaa?
Arkielämässä kohtaamme usein esineitä, jotka liikkuvat tasaisessa ympyräliikkeessä. Yksi esimerkki esineestä, joka suorittaa tasaista ympyräliikettä, on analogisen kellon toinen neula, minuuttineula ja kelloneula. Toinen neula pyörii aina 360 asteen kulmassa 60 sekunnin ajan (minuutin ajan) tai 6 asteen kulmassa yhden sekunnin ajan. Minuuttineula pyörii aina 360 asteen kulmassa 60 minuutin ajan (tunnin ajan) tai 6 asteen kulmassa yhden minuutin ajan. Myös tuntineula pyörii aina 360 astetta 24 tunnin ajan (päivän). Jos esine liikkuu säännöllisessä ympyrässä, kuten toinen neula, minuuttineula tai kelloneula, kappaleiden sanotaan tekevän ympyräliikettä. Voitko keksiä esimerkkejä esineistä, jotka liikkuvat ympyräliikkeessä?
Ympyräliikkeen fysikaalisiin suureisiin kuuluvat kulmasiirtymä, kulmanopeus ja kulmakiihtyvyys.
Ympyräliikkeessä tapahtuvaa siirtymää kutsutaan kulmasiirtymäksi. Kulmasiirtymällä, joka sisältää vektorisuureet, on siis suuruus ja suunta. Kulmasiirtymän suunta ilmaistaan yleensä myötäpäivään (myötäpäivään tai vastapäivään).
Kulmasiirtymällä on kolme yksikköä. Ensimmäinen on aste (o). Ympyrän yksi kehä on yhtä suuri kuin 360oToiseksi, kierros. Yksi ympyrän kehä on yhtä suuri kuin yksi kierros. Kolmanneksi, radiaanit. Tarkastellaan alla olevaa kuvaa. Jos kappale liikkuu ympyrää pitkin, niin r = ympyrän säde, x = kappaleen kulkeman ympyräradan pituus = ympyrän kehä.
Kappale, jonka parabolisilla liikkeillä on aina alkunopeus. Koska parabolinen liike on vaaka- ja pystysuuntaisten liikkeiden yhdistelmä, alkunopeudella on myös vaaka- ja pystysuuntaiset komponentit.
Jos kappale liikkuu parabolisesti kuten kuvissa 1 ja 3, niin alkunopeus vaakasuunnassa (v ox ) ja alkunopeus pystysuunnassa (v oy ) lasketaan yhtälöllä:
Voima on jotakin, joka saa esineet kiihtymään. Toisin sanoen voima on jotakin, joka liikuttaa, pysäyttää tai muuttaa kappaleen liikesuuntaa. Voima on vektorisuure, ja siksi sillä on suuruus ja suunta. Voiman symboli on F (Force). F on voiman yleinen symboli. Voimia on useita tyyppejä, eivätkä kaikki voimat ole tunnuksella F. Kansainvälinen yksikköjärjestelmä on kg m/s2 eli Newton.
Resultanttivoima (ΣF) on kaikkien kappaleeseen vaikuttavien voimien summa. Voima on vektorisuure, joten kokonaisvoima lasketaan vektorien yhteenlaskusäännön perusteella.
Kitka on vastusta, joka vaikuttaa toisiaan koskettavien kappaleiden pintojen välillä. Tässä aiheessa tutkittu kitkavoima liittyy kahden toisiaan koskettavan kiinteän kappaleen pinnan välillä vaikuttavaan kitkavoimaan. Tällaisia ovat esimerkiksi palkin pohjan ja lattiapinnan välinen kitka, kengän pohjan ja lattiapinnan välinen kitka sekä auton pyörien ja tienpinnan välinen kitka.
Kitkavoima vaikuttaa aina toisiaan koskettavien kiinteiden kappaleiden pinnalla, vaikka kappaleet olisivatkin hyvin sileitä. Mikroskooppisessa mittakaavassa jopa sileät pinnat ovat itse asiassa hyvin karkeita. Kun kappale liikkuu, nämä mikroskooppiset harjanteet häiritsevät liikettä. Atomitasolla pinnan kohouma aiheuttaa atomien siirtymisen hyvin lähelle muita pintoja, jolloin atomien väliset sähköiset voimat voivat muodostaa kemiallisia sidoksia, kuten liiton liikkuvan kappaleen kahden pinnan välille. Kun kappale liikkuu, esimerkiksi kun työnnät kirjaa pöydän pintaa vasten, kirjan liike kohtaa esteitä ja lopulta pysähtyy. Tämä johtuu sidoksen muodostumisesta ja vapautumisesta.
Newtonin lain aiheessa opittiin, että jokainen aluksi paikallaan oleva kappale liikkuu, tai mikä tahansa aluksi liikkuva kappale pysähtyy, jos on "jotain", joka liikuttaa tai pysäyttää kappaleen. Jotain kutsutaan "voimaksi". Miksi hedelmä putoaa tai liikkuu kohti maan pintaa sen irrottua varresta? Newtonin lain mukaan jos hedelmä liikkuu, hedelmään täytyy vaikuttaa voima. Voimaa, joka saa hedelmän tai minkä tahansa kappaleen putoamaan kohti maan pintaa, kutsutaan painovoimaksi.
Kun työnnät kirjaa pöydällä, kunnes kirja liikkuu, kätesi koskettaa kirjaa. Samoin kun sidot esineen köydellä ja vedät sitä, kunnes se liikkuu, kätesi koskettaa köyttä ja köysi koskettaa esinettä. Tässä tapauksessa köyden työntövoimaa, vetovoimaa, kiristysvoimaa ja muita vastaavia voimia kutsutaan kosketusvoimiksi. Maan painovoima, joka vetää putoavaa hedelmää kohti maan pintaa. Tai maan painovoima, joka vetää kuuta maan kiertoradalle, esiintyy ilman maan ja hedelmän ja kuun välistä kosketusta.
Siksi gravitaatiovoimia tai tällaisia voimia kutsutaan kosketuksettomiksi voimiksi. Kuinka hedelmä ja kuu voisivat pudota kohti maata koskettamatta maata ja hedelmää ja kuuta? Tiedemiehet, mukaan lukien Newton , pitivät kosketuksettoman voiman käsitteen kuvittelemista vaikeana. Jotta kosketuksettoman voiman käsitettä olisi helpompi kuvitella ja ymmärtää, nostetaan esiin kentän käsite.