header_br


Google      




Incursiune in lumea fizicii


Mecanica






Principiile fundamentale ale mecanicii

Principiul este un adevar fundamental care se impune prin faptul ca nu este infirmat de nici un experiment. In prezentarile moderne ale fizicii, exista tendinta ca principiile sa fie considerate legi, de exemplu se vorbeste de legile mecanicii in loc de principiile mecanicii. Legea descrie matematic esentialul, sub forma unei relatii matematice intre anumite marimi caracteristice. De exemplu, pentru descrierea fenomenului gravitational (numit atractia gravitationala), legea lui Newton exprima matematic legatura intre masele celor doua corpuri care se atrag, distanta dintre ele si constanta gravitationala. Important este faptul ca fizica descrie gravitatia prin legea lui Newton si nu explica de ce legea lui Newton are aceasta forma. Fizica nu poate spune in etapa actuala de ce corpurile se atrag proportional cu produsul maselor si invers proportional cu patratul distantei dintre ele, fizica arata numai cum se petrec lucrurile in natura.
Prin urmare, o lege fizica descrie matematic un fenomen fara a furniza o explicatie cauzala.

Principiul inertiei

Orice punct material se gaseste in miscare rectilinie si uniforma sau in repaus relativ, atata timp cat nu intervine o actiune exterioara ca sa o modifice
Un corp poate fi asimilat cu un punct material (un model fizic), daca dimensunile lui sunt neglijabile fata de distantele sale pana la corpurile inconjuratoare si corpul este caracterizat numai de masa.
Din primul principiu (principiul inertiei)rezulta ca un punct material isi poate schimba starea de repaus relativ sau de miscare rectilinie si uniforma (vectorul viteza este constant ), numai in cazul cand el este influentat de alte corpuri materiale . Este imposibil sa se verifice acest principiu pe cale experimentala , deoarece in mediul real care ne inconjoara, corpurile nu se pot afla in conditii de asa natura, incat sa nu sufere influenta altor corpuri
Observarea starii de repaus a obiectelor care ne inconjoara este conditionata, deobicei, de faptul ca influenta diferitelor corpuri se compenseaza reciproc, de exemplu atractia din partea globului pamantesc si reactia punctului de sprijin sau de suspensie. In miscare corpul pastreaza viteza sa, cu atat mai mult timp cu cat influenta altor corpuri asupra lui este mai slaba.
Starea de miscare sau de repaus a corpurilor pot fi determinate numai in raport cu alte corpuri numite repere sau corpuri de referinta. Acelasi corp se poate misca deosebit in raport cu diferite corpuri.
Principiul inertiei este satisfacut cu precizie daca alegem ca sistem de referinta sistemul heliocentric, de exemplu sistemul de coordonate cu originea in Soare, iar axele indreptate spre anumite stele. Un astfel de sistem de referinta in raport cu care se verifica principiul inertiei se numeste sistem inertial. Toate sistemele care se misca in raport cu sistemul heliocentic uniform si rectiliniu sunt de asemenea inertiale.
Principiul inertiei se mai poate enunta si astfel: In absenta actiunilor exterioare, vectorul impuls ramane constant.
Impulsul punctului material este o masura a miscarii mecanice pe care el o poseda , modulul impulsului este egal cu produsul dintre masa punctului material si modulul vitezei. Vectorul impuls are directia si sensul vitezei. Unitatea de masura in SI este
kgms-1 =N·s si se noteaza [p]si = N·s = kgms-1.
Ultimul enunt este valabil atunci cand punctul material se deplaseaza rectiliniu si uniform, deci vectorul viteza este constant in modul, directie si sens, iar valoarea vitezei este mult mai mica decat viteza luminii in vid (masa punctului material este constanta).
Daca punctul material se afla in miscare circulara uniforma, in absenta unei interactiuni, momentul impulsului sau momentul cinetic se conserva [vezi relatiile 2) si 5)].
principiul.I
In cazul miscarii circulare, raza este o constanta si ca urmare momentul cinetic ramane constant, rezulta ca si viteza liniara in modul ramane constanta (Momentul cinetic este si el o masura a miscarii din punctul de vedere al rotatiei. K = r·m·v = r·p [K]si = j·s.)
Principiul inertiei pentru miscarea circulara a punctului material se enunta astfel: In miscarea circulara, in lipsa vreunei interactiuni un punct material isi pastreaza viteza liniara constanta pe circumferinta.
In cazul in care exista un sistem de puncte materiale sustras actiunilor fortelor exterioare, adica rezultanta fortelor exterioare ce actioneaza asupra solidului rigid este zero, atunci impulsul total al intregului sistem ramane constant, indiferent de valoarea fortelor interioare. [vezi relatia 4)]In acest caz principiul inertiei se enunta: In absenta actiunilor exterioare, impulsul total ramane constant.
Principiul inertiei afirma ca in absenta vreunei interactiuni un corp solid aflat in miscare de rotatie isi mentine momentul cinetic constant [vezi relatia 5)]. Un corp care isi pastreaza momentul cinetic constant, va pastra si momentul de inertie constant.
[K = r·p = ri ·mi ·v =ri ·mi ·ω·ri = ω∑mi ·ri2 , K = ω·I , iar I = ∑mi ·ri2, [I]si = kg·m2]
Daca momentul cinetic si momentul de inertie sunt constanti rezulta ca si viteza unghiulara trebuie sa ramana constanta. Cand un corp are momentul de inertie variabil, conform principiului inertiei trebuie ca in absenta interactiunii, viteza unghiulara a solidului rigid sa se modifice, astfel incat momentul cinetic sa ramana constant, (K = I·ω = const)
Momentul cinetic
Omul de pe platforma prin rotirea bratului intins in plan orizontal se poate roti fara frecare in jurul axei verticale in sens contrar rotirii bratului.


bac.fizica2



Orientare


carti
arhimede

Celebrul mar al lui Newton

Astronomul german Johannes Kepler stabileste urmatoarele trei legi ale miscarii planetelor:
Legea I. Planetele descriu in jurul Soarelui orbite eliptice, Soarele gasindu-se intr-unul dintre focare.
Legea II. Miscarea planetelor pe orbitele lor eliptice are loc in asa fel incat raza care uneste Soarele cu planeta descrie arii egale in intervale de timp egale.
Legea III. Patratele perioadelor de revolutie ale planetelor sunt proportionale cu cuburule semiaxelor mari. Daca notam cu a1 , a2, ... an semiaxele mari ale orbitelor planetelor si cu T1, T2 . . . Tn perioadele lor de revolutie in jurul Soarelui putem scrie: a13/T12 = a23/T22 = . . . = an3/Tn2 = const.
Legile lui Kepler arata modul in care planetele se misca in jurul Soarelui, dar nu explica de ce se misca planetele in continuu? Raspunsul la aceasta intrebare a fost dat Isaac Newton. Se spune ca odata, pe cand se afla la ferma sa din Lincolnshire - in perioada cand medita asupra miscarii Lunii - Newton a privit un mar cum cade din copac. Legenda spune ca in acel moment i-ar fi venit geniala idee ca atat caderea marului spre Pamant cat si miscarea Lunii in jurul Pamantului s-ar datora aceleiasi cauze, atractia terestra. Newton a generalizat problema extinzand-o asupra intregii materii si a reusit sa enunte legea atractiei universale, conform careia forta de atractie dintre doua corpuri este direct proportionala cu masele corpurilor si invers proportionala cu patratul distantei dintre ele.
(F = K·mM/r2)Forta actioneaza pe linia ce uneste centrele celor doua corpuri.

Ştiaţi că ...

¤ . . . in Principiile matematice ale filosofiei naturale Isaac Newton a formulat vestitele principii ale miscarii, reunind tot ce se cunostea pana atunci in domeniul celor mai simple forme de miscare, dar si legea atractiei gravitationale, care deriva din aplicarea principiilor mecanicii la miscarea corpurilor ceresti.

¤ . . . Isaac Newton a spus despre munca sa ca: "Daca eu am vazut mai departe decat altii, asta este pentru ca stateam pe umerii unor giganti"

¤ . . . Isaac Newton in ultimii ani ai vietii a inceput din nou sa-si redacteze lucrarile si a elaborat lucrarea istorico- teologica Chronologia.

¤ . . . in cinstea lui Isaac Newton unitate de masura pentru forta in sistem international a fost numita Newton
( 1 N este forta care, aplicata unui corp cu masa de 1kg ii imprima o acceleratie de 1m/s²)


sus

«Pagina precedenta      Linkuri utile      Pagina urmatoare»



Postati:

Facebook widgets    Twitter widgets    Google plus widgets    linkedin