Kordamine kontrolltööks
10. Klass
Aine ja väli, vektor ja skalaar, aeg ja ruum.
MudelMis on mudel?
Tihti lihtsustatud kujutis esemest/nähtusest.
Näiteks:
Graafik
Seos
Ese – gloobus, automudel vms
Mudel võib olla füüsiliselt tajutav (katsutav) aga
ei pruugi.
Mudeleid saab luua ka mõtteliselt või paberil.
Mis võiks olla mudelite kasutamise eesmärgiks
füüsikas?
1. Esemete/nähtuste võimalikult lihtne kirjeldamine/uurimine.
Selleks jätame me ära teatava hulga
ebavajalikke omadusi/tunnuseid.
Punktmass – keha, mille uurimisel ei ole meile tema
mõõtmed olulised. Kujutleme keha punktina ning arvestame
vaid tema massiga.
Nt: Kirjeldades Maa liikumist ümber Päikese või
kosmoselaeva liikumist Maalt Kuule.
Punktlaeng – keha, mille mõõtmed, mass jms ei ole meile
olulised, oluline on vaid tema laeng.
Nt: elektrostaatikas laetud kehade uurimisel (laetud kehad
on väga väikesed ning nendega toimuvad nähtused
taanduvad nende laengutele, mistõttu on muu ebaoluline).
Füüsikaliste suuruste matemaatiline kirjeldamine
Füüsika kirjeldab erinevaid suurusi tihti
matemaatika keele abil.
Matemaatika keelt kasutades jaotatakse eelpool
mainitud suurused veel skalaarseteks ja
vektoriaalseteks suurusteks.
Skalaarne suurus
Füüsikaline suurus, mis on esitatav ühe arvulise
väärtuse ja mõõtühiku abil.
Skalaarsel suurusel puudub suund.
Näiteks:
Aeg, pikkus, mass, rõhk, ruumala, energia, temperatuur.
Kas ajal siis pole suunda?
Ei, tegemist on suuruse arvulise
väärtuse suurenemisega, mitte suunaga
ruumilises mõttes.
Skalaarne suurus pannakse alati kirja arvulise
väärtuse ja mõõtühiku korrutisena (korrutusmärki
kirja ei panda)
m = 12,5 kg (loe: keha mass on 12,5 kilogrammi)
Skalaarsete suurustega saab sooritada erinevaid
matemaatilisi tehteid ning sealjuures ei tohiks
ära unustada mõõtühikuid!!!
Vektoriaalne suurus
Suurus, mida peale arvulise väärtuse iseloomustab
ka ruumiline suund.
Näiteks:
Kiirus, kiirendus, jõud
Vektoriaalsed suurused tähistatake noolega:
Tehted vektoritega
Korrutamine ja jagamine:
Vektori korrutamise ja jagamisel jääb suund
samaks, muutub vaid arvväärtus ehk vektori
pikkus.
Liitmine (2 võimalust):
1. Kolmnurga reegel
2. Rüüpküliku reegel
Kolmnurga reegel: Rööpküliku reegel:vektorid tuleb nihutada alguspunktid kokku ja nii, et alguspunktid lõpp-punktidest mood.ühtiksid ning vektorite rööpkülik. Summa on summa on kaugus esimese diagonaal.vektori lõpust teise lõpuni.
Ülesanne
Kopter lendas sirgjooneliselt 400 km, pöördus
siis 90 kraadi võrra ja lendas veel 300 km. Leia
kopteri poolt läbitud teepikkus ja nihe.
= +
c =
Õhupall tõusis 80 m kõrgusele ning kandus
samal ajal tuule mõjul horisontaalsihis edasi 60
m võrra. Leia õhupalli nihe stardikoha suhtes.
Füüsika üldmudelid
AEG JA RUUM
Kõik kehad võtavad enda alla
mingi ruumi.
Lisaks on kehade asukoha kirjeldamiseks vaja mõista ruumi olemasolu nende kehade ümber.
Ruumi on raske hoomata, see on pigem füüsikaline mudel, aga ilma selleta ei saa kirjeldada ühtegi füüsikalist nähtust.
Ruumi mõõtmed
Ühemõõtmeline ruum (1D)
Teatud nähtusi kirjeldades piisab vaid ühest
mõõtmest, nt:
Pliiatsi pikkus, kellaaeg, kaev sügavus jne.
See on kõige lihtsam viis kehade kirjeldamiseks ruumis.
Kahemõõtmeline ruum (2D)
Keha asukoha määramiseks on tihti vaja teada juba kahte mõõdet.
Näiteks laeva asukoht merel määratakse pikkus ja laiuskraadide abil – ühest ei piisa.
Paberileht – pikkus ja laius.
Kolmemõõtmeline ruum (3D)
Kõige keerulisem ruum, mida inimesed enda ümber tajuvad – pikkus, laius ja sügavus.
Need on kõik mõõtmed mida vajame, et esemeid oma igapäevaelus kirjeldada.
Kas 4D on ka olemas?
Või 5D?
Neljandaks ruumiks
võib pigem pidada
aega.
Tegelikult on tänapäeva füüsikud veendunud, et on olemas rohkem kui kolmemõõtmelisi ruume – hüperruumid.
Geomeetria
Tegeleb ruumi kirjeldamise ja modelleerimisega.
Erinevad geomeetriad:
1. Eukleidese geomeetria (paralleelsed sirged ei lõiku kunagi)
2. Lobatševski geomeetria (ruum on kõver ja sirged lõikuvad siiski kunagi)
3. Riemanni geomeetria (ruum on n-mõõtmeline, mõõtmeid on lõpmata palju)
AEG
Mis see on?
Aeg kui sündmuste kirjeldaja.
Aja abil saame määrata sündmuse alguse, lõpu või ajavahemiku mingite sündmuste vahel.
Sarnaselt ruumile on ka aega raske defineerida. Sellest on meil kõigil mingi sünnipärane arusaam ning me saame teda vaid kirjeldada.
Omadused:Füüsikaline suurus – teda saab mõõtaFundamentaalne suurus – aega ei väljendata teiste
suuruste abil, tema on ise teiste suuruste defineerimise aluseks.
Pidev – aega ei ole võimalik vahele jätta.Pöördumatu – ajas ei ole võimalik tagasi minna, ta
“liigub” vaid ühes suunas.
Aja mõiste väljendub võrdlemise teel.
Aega võrreldakse looduses toimuvate perioodiliste nähtustega.
Milline on perioodiline nähtus?
Protsess mis kordub mingi ajavahemiku tagant.
Aja mõõtmiseks saab kasutada järgmisi
perioodilisi nähtusi:
Taevakehade tiirlemine
Kuu faasid
Pendli võnkumine
Lained (valguseosakesed vms)
Liiva voolamine liivakellas
Aja mõõtmise kokkuleppeliseks aluseks on
võetud
Päikese näiv tiirlemine ümber Maa.
Üks täistiir on jagatud 24 tunniks, iga tund 60 minutiks, iga minut 60 sekundiks.
Aega mõõdetakse kellaga:
Aja (ja ruumi) relatiivsus
A. Einstein tuli välja uue teooriaga, mille kohaseltaeg ei ole kõigile vaatlejatele ühesugune.
Sellised nähtused esinevad just suurte kiirustepuhul, kui kiiresti liikuvas kosmoselaevas aegaeglustub – aja dilatatsioon (kaksikute paradoks).
Samuti võib väita, et kõrgematel korrustel liigub aegkiiremini kui madalamatel – põhjuseks ongravitatsioon.Jätan meelde – relatiivsusteooria kohaseltei ole aeg absoluutne ehk kõigi vaatlejate jaoks ühtmoodi toimiv!
Aine & väli
Füüsika üldmudelid
Kõik looduses esinevad objektid esinevad kahes vormis:
• Materiaalne maailm ehk aine
• Mittemateriaalne maailm ehk väli
Too näiteid aine kohta:
Kõik käegakatsutav meie ümber
Aga väli?
Elektriväli, magnetväli, gravitatsiooniväli jms
AineKõik käegakatsutav.Võib esineda kolmes erinevas vormis:GaasilineVedelTahke
Omadused:1. Kindel siseehitus – koosneb osakestest.2. Võtab alati enda alla mingi ruumi, kuhu ei saa asetada
ühtegi teist keha - aine tõrjub teist ainet.3. Mõõtmed on lõplikud – algus ja lõpp.4. Hulka saab määrata (loendades osakesi või mõõtes massi)
Kas me saame asju liikuma panna ilma neid
puutumata – “mõttejõul”?
Ei, peame rakendama mingit jõudu.
Miks aga tõmbab Maa erinevaid kehasid enda
poole nendega kokku puutumata – “mõttejõu”
abil?
Gravitatsiooniväli
Lisaks gravitatsiooniväljale on olemas veel mitmeid erisuguseid väljasid.
Nende ühine omadus on – vahendavad kehadevahelist vastastikmõju.
Nt kaks magnetit tõmbuvad tänu magnetväljale.
Kuidas välja ette kujutada?
Väli on lõhnatu, maitsetu, nähtamatu – inimene
ei ole oma meeltega võimeline teda tuvastama.
Me teame välja olemasolust vaid tänu tema
mõjule – kui kaks magnetit tõmbuvad/tõukuvad,
kehad kukuvad maapinnale jne.
Mõnel juhul on võimalik väljasid nähtavaks muuta
nt magnetvälja muudame nähtavaks rauapuru abil.
Välja tunnused:
1. Väli on pidev – ei katke.
2. Mõõtmed puuduvad – väga raske on määratleda algust ja lõppu võivad ulatuda väga kaugele.
3. Ei sega üksteist – ühes ruumipunktis võib korraga olla mitu välja.
4. Omavad energiat – välja tugevus/energia võib olla erinev.
Liikumine
Kulgemine
Pöörlemine
Deformatsioon
Mahu muutumine
Võnkumine
Lainetamine
Liikumise suhtelisus
Oleme rääkinud teemadest:
Aeg ja ruum
Vektor ja skalaar
Liikumine
Aine ja väli
Kasutades omandatud teadmisi, täida ära
lünktekst.