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.