Prawa ruchu: dynamika

Podobne dokumenty
Dynamika: układy nieinercjalne

Dynamika. Fizyka I (Mechanika) Wykład V: Prawa ruchu w układzie nieinercjalnym siły bezwładności

Mechanika ruchu obrotowego

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 4 26.X Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Siły oporu prędkość graniczna w spadku swobodnym

Ziemia wirujący układ

Fizyka 1(mechanika) AF14. Wykład 5

Prawa ruchu: dynamika

Podstawy fizyki sezon 1 II. DYNAMIKA

Wykład 10. Ruch w układach nieinercjalnych

Zasady dynamiki Isaak Newton (1686 r.)

Prawa ruchu: dynamika

Prawa ruchu: dynamika

Podstawy fizyki sezon 1 II. DYNAMIKA

ZASADY DYNAMIKI. Przedmiotem dynamiki jest badanie przyczyn i sposobów zmiany ruchu ciał.

III.4 Ruch względny w przybliżeniu nierelatywistycznym. Obroty.

Zasady dynamiki Newtona. dr inż. Romuald Kędzierski

Ćwiczenie: "Dynamika"

Kinematyka: opis ruchu

Mechanika ogólna. Kinematyka. Równania ruchu punktu materialnego. Podstawowe pojęcia. Równanie ruchu po torze (równanie drogi)

Co ważniejsze siły. Wykład Inercjalne układy odniesienia. Transformacja Galileusza 5.2. Nieinercjalne układy odniesienia. Siły bezwładności.

Kinematyka: opis ruchu

Dynamika. Fizyka I (Mechanika) Wykład VI:

Prawa ruchu: dynamika

Zasady dynamiki Newtona. Pęd i popęd. Siły bezwładności

Oddziaływania te mogą być różne i dlatego można podzieli je np. na:

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Mechanika ogólna / Tadeusz Niezgodziński. - Wyd. 1, dodr. 5. Warszawa, Spis treści

I zasada dynamiki Newtona

MECHANIKA 2 Wykład 7 Dynamiczne równania ruchu

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXIII: Przypomnienie: statyka

Elementy dynamiki klasycznej - wprowadzenie. dr inż. Romuald Kędzierski

Fizyka 1 (mechanika) AF14. Wykład 9

Bryła sztywna. Wstęp do Fizyki I (B+C) Wykład XXI:

Fizyka 11. Janusz Andrzejewski

Dynamika. Fizyka I (Mechanika) Wykład IV: Rozwiazywanie równań ruchu ruch w jednorodnym polu elektrycznym i magnetycznym Dynamika ruchu po okręgu

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXII: Porównanie ruchu obrotowego z ruchem postępowym. Bak Precesja Żyroskop

Kinematyka: opis ruchu

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXI: Statyka Prawa ruchu Moment bezwładności Energia ruchu obrotowego

Zasada zachowania energii

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXIII: Tensor momentu bezwładności i osie główne Równania Eulera Bak swobodny. Podsumowanie wykładu Egzamin

Zasada zachowania energii

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 4 27.X Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

Prawa ruchu: dynamika

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Dynamika

Kinematyka: opis ruchu

Kinematyka: opis ruchu

Zasady dynamiki Newtona. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński

2.3. Pierwsza zasada dynamiki Newtona

Drgania. O. Harmoniczny

Fizyka Pogody i Klimatu, zima 2017 Dynamika: wykład 1

Równa Równ n a i n e i ru r ch u u ch u po tor t ze (równanie drogi) Prędkoś ędkoś w ru r ch u u ch pros pr t os ol t i ol n i io i wym

Ćwiczenie M-2 Pomiar przyśpieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego Cel ćwiczenia: II. Przyrządy: III. Literatura: IV. Wstęp. l Rys.

Nazwisko i imię: Zespół: Data: Ćwiczenie nr 1: Wahadło fizyczne. opis ruchu drgającego a w szczególności drgań wahadła fizycznego

Prawa ruchu: dynamika

18. Siły bezwładności Siła bezwładności w ruchu postępowych Siła odśrodkowa bezwładności Siła Coriolisa

Plan wynikowy z wymaganiami edukacyjnymi przedmiotu fizyka w zakresie rozszerzonym dla I klasy liceum ogólnokształcącego i technikum

Tadeusz Lesiak. Podstawy mechaniki Newtona Kinematyka punktu materialnego

Bryła sztywna. Wstęp do Fizyki I (B+C) Wykład XIX: Prawa ruchu Moment bezwładności Energia ruchu obrotowego

DYNAMIKA dr Mikolaj Szopa

Zasady dynamiki Newtona. Ilość ruchu, stan ruchu danego ciała opisuje pęd

Oddziaływanie grawitacyjne

ĆWICZENIE 5. Wyznaczanie przyśpieszenia ziemskiego przy pomocy wahadła matematycznego i fizycznego. Kraków,

Zasady zachowania. Fizyka I (Mechanika) Wykład VI:

Ruch pod wpływem sił zachowawczych

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

1. Kinematyka 8 godzin

Zderzenia. Fizyka I (B+C) Wykład XVI: Układ środka masy Oddziaływanie dwóch ciał Zderzenia Doświadczenie Rutherforda

MECHANIKA II. Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej

PRACOWNIA FIZYCZNA I

Podstawy fizyki sezon 1 V. Ruch obrotowy 1 (!)

Dynamika Newtonowska trzy zasady dynamiki

Elementy dynamiki mechanizmów

Treści dopełniające Uczeń potrafi:

Podstawy fizyki wykład 4

Dynamika ruchu postępowego, ruchu punktu materialnego po okręgu i ruchu obrotowego bryły sztywnej

DRGANIA SWOBODNE UKŁADU O DWÓCH STOPNIACH SWOBODY. Rys Model układu

Wykład FIZYKA I. 3. Dynamika punktu materialnego. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

MECHANIKA 2 Wykład 3 Podstawy i zasady dynamiki

FIZYKA I ASTRONOMIA RUCH JEDNOSTAJNIE PROSTOLINIOWY RUCH PROSTOLINIOWY JEDNOSTAJNIE PRZYSPIESZONY RUCH PROSTOLINIOWY JEDNOSTAJNIE OPÓŹNIONY

Dynamika: równania ruchu

Opis ruchu obrotowego

Ruch. Kinematyka zajmuje się opisem ruchu różnych ciał bez wnikania w przyczyny, które ruch ciał spowodował.

ZAGADNIENIA DO EGZAMINU Z FIZYKI W SEMESTRZE ZIMOWYM Elektronika i Telekomunikacja oraz Elektronika 2017/18

Podstawy fizyki sezon 1 IV. Pęd, zasada zachowania pędu

PF11- Dynamika bryły sztywnej.

Kinematyka, Dynamika, Elementy Szczególnej Teorii Względności

Oddziaływania. Wszystkie oddziaływania są wzajemne jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze.

Fizyka I (mechanika), rok akad. 2011/2012 Zadania na ćwiczenia, seria 2

Ruch jednostajny po okręgu

Bąk wirujący wokół pionowej osi jest w równowadze. Momenty działających sił są równe zero (zarówno względem środka masy S jak i punktu podparcia O).

Równania różniczkowe opisujące ruch fotela z pilotem:

Podstawowy problem mechaniki klasycznej punktu materialnego można sformułować w sposób następujący:

Fizyka. Kurs przygotowawczy. na studia inżynierskie. mgr Kamila Haule

Podstawy fizyki wykład 4

Plan wynikowy. z fizyki dla klasy pierwszej liceum profilowanego

Praca domowa nr 2. Kinematyka. Dynamika. Nieinercjalne układy odniesienia.

będzie momentem Twierdzenie Steinera

Podstawy fizyki. Wykład 2. Dr Piotr Sitarek. Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska

Transkrypt:

Prawa ruchu: dynamika Fizyka I (B+C) Wykład X: Dynamika ruchu po okręgu siła dośrodkowa Prawa ruchu w układzie nieinercjalnym siły bezwładności Prawa ruchu w układzie obracajacym się siła odśrodkowa siła Coriolissa

Zasada bezwładności Ruch po okręgu Każde ciało trwa w swym stanie spoczynku lub ruchu prostoliniowego i jednostajnego, jeśli siły przyłożone nie zmuszajż ciała do zmiany tego stanu. I.Newton aby ciało pozostawało w ruchu po okręgu konieczne jest działanie siły siła dośrodkowa Ruch po okręgu może być wynikiem działania różnego rodzaju sił: siły zewnętrzne siła Lorenza (pole magnetyczne) siły sprężystości siły reakcji więzów (kulka na nitce) wypadkowej sił reakcji i sił zewnętrznych (regulator Watta, kulka w wirujacym naczyniu...) A.F.Żarnecki Wykład X 1

Ruch po okręgu Siła dośrodkowa Regulator Watta Kulka w wirujacym naczyniu ω R R F mg F ω mg Siła dośrodkowa jest wypadkowa siły reakcji i siły ciężkości: A.F.Żarnecki Wykład X 2

Ruch po okręgu Siła dośrodkowa Cz astka naładowana w polu magnetycznym Siła Lorenza: Dla : Promień cyklotronowy: A.F.Żarnecki Wykład X 3

Ruch po okręgu Przyspieszenie dośrodkowe Z X Y V r s φ ω V dv r dφ = ω dt dφ W zapisie wektorowym: A.F.Żarnecki Wykład X 4

Ruch po okręgu Siła dośrodkowa Kulka w wirujacym naczyniu ω Siła dośrodkowa skierowana poziomo ze składania sił: R F α r Z równania ruchu: mg Kulka odchyli się dopiero dla - częstość drgań wahadła matematycznego o długości A.F.Żarnecki Wykład X 5

Układy nieinercjalne Opis ruchu Wózek porusza się z przyspieszenien a względem stołu a Z punktu widzenia obserwatora zwiazanego ze stołem kulka pozostaje w spoczynku. Wynika to z zasady bezwładności - siły działajace na kulkę równoważa się Z punktu widzenia obserwatora zwiazanego z wózkiem kulka porusza się z przyspieszeniem prawa Newtona nie sa spełnione!? Oba układy nie moga być inercjalne. Prawa ruchu w układzie nieinercjalnym wymagaja modyfikacji A.F.Żarnecki Wykład X 6

Układy nieinercjalne Prawa ruchu Przyjmijmy, że układ O porusza się z przyspieszeniem względem układu inercjalnego O. Osie obu układów pozostaj a cały czas równoległe (brak obrotów) Przyspieszenie punktu materialnego mierzone w układach O i O : Prawa ruchu w układzie inercjalnym O: w układzie nieinercjalnym O : w układzie nieinercjalnym musimy wprowadzić siłę bezwładności A.F.Żarnecki Wykład X 7

Układy nieinercjalne Prawa ruchu Wahadło w układzie nieinercjalnym poruszajacym się z przyspieszeniem względem układu inercjalnego Oprócz siły ciężkości i reakcji musimy uwzględnić pozorna siłę bezwładności Opis ruchu można uprościć wprowadzajac efektywne przyspieszenie ziemskie: F b mg R Θ siły bezwładności siły grawitacji odchylenie położenia równowagi: a o Przyspieszenie drgań: A.F.Żarnecki Wykład X 8

Układy nieinercjalne Prawa ruchu Jeśli wukładzie poruszajacym się z przyspieszeniem obserwujemy pozorna zmianę kierunku działania siły ciężkości: Ciecz w naczyniu: Balon z helem: A.F.Żarnecki Wykład X 9

Układy nieinercjalne Spadek swobodny W układzie odniesienia poruszajacym się z przyspieszeniem wartości przyspieszenie grawitacyjnego: obserwujemy pozorna zmianę W układzie zwiazanym z ciałem spadajacym swobodnie stan nieważkości A.F.Żarnecki Wykład X 10

Układ obracajacy się Niech układ O obraca się z prędkościa katow a względem układu inercjalnego O. Dla uproszenia przyjmijmy, że poczatki obu układów pokrywaja się. Rozważmy ruch punktu materialnego spoczywajacego w układzie O : Z punktu widzenia obserwatora O ciało porusza się po okręgu i musi na nie dzialać siła dośrodkowa: W układzie O, aby opisać równowagę sił ( ciało pozostaje w spoczynku) musimy wprowadzić siłę bezwładności: siła odśrodkowa Siły bezwładności sa siłami pozornymi, wynikajacymi z nieinercjalnego charakteru układu odniesienia A.F.Żarnecki Wykład X 11

Układ obracajacy się Siła odśrodkowa Regulator Watta Kulka w wirujacym naczyniu ω=0 F B R F B R mg ω=0 mg Równowaga sił w układzie obracajacym się: A.F.Żarnecki Wykład X 12

Układ obracajacy się Siła odśrodkowa Ciecz w wirujacym naczyniu α R ω=0 y F B mg r Równowaga drobiny na powierzchni cieczy: (rzut na powierzchnie cieczy) Powierzchnia cieczy przyjmuje kształt paraboliczny A.F.Żarnecki Wykład X 13

Układ obracajacy się Układ O obraca się z prędkościa katow a względem układu inercjalnego O. Rozważmy teraz ruch punktu materialnego spoczywajacego w układzie O : Z punktu widzenia obserwatora O ciało porusza się po okręgu i musi na nie dzialać siła dośrodkowa: W układzie O działa tymczasem pozorna siła odśrodkowa musimy wprowadzić kolejna siłę?! Aby uratować równania ruchu potrzebujemy czy to w ogóle ma sens?... A.F.Żarnecki Wykład X 14

Układ obracajacy się Układ O obraca się z prędkościa katow a Z względem układu inercjalnego O. Dodawanie prędkości: Z ω r V rot V V Przyspieszenie: Y Y i x Pochodna dla wektora z układu O : ( i ) X X pochodna w O + obrót osi O przysp. w O przysp. O przysp. dośrodkowe przysp. Coriolisa A.F.Żarnecki Wykład X 15

Układ obracaj acy się Równanie ruchu W układzie inercjalnym O: w układzie nieinercjalnym O : W układzie obracaj acym się wprowadzamy dwie pozorne siły bezwładności: siłę odśrodkow a siłę Coriolisa A.F.Żarnecki Wykład X 16

Układ obracajacy się Ruch obrotowy Ziemi Ciała nieruchome względem powierzchni Ziemi. Zmiana efektywnego przyspieszenia ziemskiego zwiazana z ruchem obrotowym Ziemi: # # #! " Wyniki pomiarów: biegun N g = 9.83216 $ Warszawa g = 9.81230 %$ równik g = 9.78030 $ Efekt większy ze względu na spłaszczenie Ziemi A.F.Żarnecki Wykład X 17

Układ obracajacy się Ruch obrotowy Ziemi Spadek swobodny z dużej wysokości Spadek swobodny z wysokości 5.5 km, z prędkościa m/s: Spadek z 5.5 km zajmie Końcowe odchylenie toru od pionu:. Siła Coriolisa odchyla tor ciała w kierunku wschodnim (półkula północna) w Warszawie około 25 m A.F.Żarnecki Wykład X 18

Układ obracajacy się Siła Coriolisa Półkula północna Półkula południowa ω V W Fc ω F c V W Wiatry zakręcaja w prawo ; wyż kręci się zgodnie z ruchem wskazówek zegara Wiatry zakręcaja w lewo ; wyż kręci się przeciwnie do ruchu wskazówek zegara A.F.Żarnecki Wykład X 19

Układ obracajacy się Wahadło Foucault a 1851 r. Dla obserwatora na Ziemi płaszczyzna ruchu wahadła obraca się z prędkościa katow a w Warszawie ( ): dla startu z położenia równowagi: start z wychylenia maksymalnego A.F.Żarnecki Wykład X 20