Erőtörvények a mechanikában

Gravitációs erő:

1687 Newton kidolgozza a gravitáció elméletét

Két test kölcsönösen vonzza egymást. a vonzó erő egyenesen arányos a két test tömegével és fordítottan arányos a két test közötti távolság négyzetével.

1798-ban Cavendish megmérte az arányossági tényezőket: γ = 6,67×

A testek két tömege:

A gravitációs törvényben szereplő és más jellegű mennyiségek mint a korábban megismert tehetetlen tömeg. Az itt szereplő mennyiség az úgynevezett súlyos tömeg.

Tehetetlen tömeg: a testek tehetetlenségének mértéke. Azt mutatja meg, hogy a test hogyan áll ellen az erő gyorsító hatásának.

Súlyos tömeg: a testek gravitációs vonzóerejét jellemző mennyiség.

Nehézségi erő: kis magasságok esetén az m tömegű testre a Föld által kifejtett gravitációs vonzóerő nagysága:

Súrlódás:

Csúszási súrlódás: Ha a súrlódó felületek elmozdulnak egymáshoz képest, azaz van relatív (egymáshoz viszonyított) sebességük.

a csúszási súrlódási erő függ:

  • az érintkező felületek minőségétől

  • a felületeket összenyomó erőtől

nem függ:

  • a mozgatási sebességtől

  • az érintkező felületek nagyságától

a csúszási súrlódási erő egyenesen arányos a felületeket összenyomó erővel

neve: csúszási súrlódási együttható, jele:µ

Iránya a sebességgel ellentétes.

Tapadási súrlódás: Ha a súrlódó felületek nem mozdulnak el egymáshoz képest.

Ahogy növeljük a húzóerőt, úgy növekszik a tapadásból származó, úgynevezett tapadási súrlódási erő (). Amikor a húzóerő elér egy bizonyos határértéket a test megcsúszik. Ettől a pillanattól kezdve a tapadási súrlódási erő megszűnik. Ennek a maximális tapadási súrlódási erőnek a neve:

A tapadási súrlódási erő maximuma (a csúszási súrlódási erőhöz hasonlóan) egyenesen arányos a nyomóerővel.

Az arányossági tényező neve: tapadási súrlódási együttható

jele:

Közegellenállás:

A közegellenállási erő függ:

  • a közeg sűrűségétől

  • a homlokfelület nagyságától

  • a test alakjától

  • a test közeghez viszonyított sebességétől

Homlokfelület: a sebesség irányára merőleges legnagyobb kiterjedésű metszete a testnek.

Viszonylag nagy sebességek esetén a közegellenállási erő a test sebességének négyzetével egyenlő.

Kis sebességek esetén:

c – alaktényező

A – homlokfelület

Kis sebességek esetén, ha a közegben mozgó test alakja gömb, akkor:

η – viszkozitás (egy közegre jellemző állandó)

Rugó erő:

A rugóerő nagysága egyenesen arányos a rugó megnyúlásának nagyságával.

A rugóerő és a rugó megnyúlása ellentétes irányúak.

Az arányossági tényező neve: rugóállandó

jele: D

mérték egysége:

Azt mutatja meg, hogy mekkora erő hatására nyúlik meg a rugó egységnyivel.

Rugók különböző kapcsolása:

Egymás mellett elhelyezett rugók (párhuzamos kapcsolás)

Egymás után elhelyezett rugók (soros kapcsolás)

Szabad erő: Olyan erőhatás, amely nem korlátozza a test mozgásának lehetséges pályáját.

pl.: Nehézségi erő nem kényszeríti a testet kötött pályára. A nehézségi erő hat a testre akkor is, ha az alá van támasztva, ekkor a tartóerő korlátozza a test lehetséges pályáját. Még a függőlegesen lefelé eső testre is hat a nehézségi erőn kívül a közegellenállási erő, mely módosíthatja a test pályáját.

Kényszer erő: Akkor lépnek fel, amikor egy test mozgását egy másik test (úgynevezett kényszer) valamilyen kötött pályára kényszeríti.

A kényszer erő mindig merőleges a kényszer felületére, vagy görbéjére.

pl.: Lejtőn lecsúszó test esetében a tartóerő. A testet a gravitáció készteti mozgásra, de a lejtő által kifejtett tartóerő kényszeríti kötött pályára.

Ingában a fonál végére erősített testet a fonálban ébredő kötélerő kényszeríti kötött pályára.

Hasonló

  • Periodikus mozgások

    Periodikus mozgásról akkor beszélünk, ha a vizsgált test mozgásállapota meghatározott időnként (periódusidőként) megegyezik. A hétköznapjaink során sokszor találkozhatunk ezzel a jelenséggel, elég, ha csak a biciklink kerekére, az óra mutatójára, vagy az uszodában a víz hullámzására gondolunk. A periodikus mozgásokat alapvetően három fajtája van: a körmozgás, a rezgőmozgás és a hullámmozgás. Ezek tárgyalásához elengedhetetlen néhány…

  • Munka, mechanikai energia

    Energiafajták Mechanikai: A testek mozgásából, kölcsönhatásaikból származó energiák: Mozgási energia: Forgási energia: Gravitációs energia: Helyzeti (potenciális) energia: (kis magasságok esetén) Rugalmas energia: Munka, munkatétel Munka: Fizikai értelemben munkavégzésről beszélünk, ha erő hatására elmozdulás történik.   Állandó erő munkája: szakaszon: görbén   Változó erő munkája: Megegyezik az erő elmozdulással párhuzamos komponense – megtett út grafikon alatti…

  • Kepler törvények, gravitáció

    Kepler-törvények néven nevezzük a bolygómozgások három törvényét, melyeket Johannes Kepler német csillagász állapított meg Tycho Brahe megfigyelési adatait is felhasználva. A Kepler-törvények a Naprendszer bolygóinak mozgástörvényei.  1. törvény: a bolygók olyan ellipszispályán keringenek, melyek egyik fókuszpontja a nap numerikus excentricitás: e=  2. törvény: a bolygókhoz húzott vezérsugár egyenlő idő alatt egyenlő területeket súrol 3. törvény:…

  • Atommodellek

    1. Klasszikus atommodellek Az elektron felfedezésével bizonyossá vált, hogy valamennyi atomnak alkotórésze egy az atomoknál parányibb, negatív töltésű elemi részecske. Így szükségessé vált olyan, az atom belső szerkezetére vonatkozó egyszerűsített elképzeléseket megalkotni, melyek számot adnak az atom tulajdonságairól. Az első atommodellt J. J. Thomson , az elektron felfedezője alkotta meg (1902) Thomson-féle „pudingmodell” szerint: Az…

  • Newton törvények, testek egyensúlya

    Newton: fizikus, matematikus, csillagász, filozófus tömegvonzás törvénye klasszikus mechanika tudománya fény részecske természete ” A természetfilozófia matematikai alapelvei” a tömeg, a lendület, a tehetetlenség fogalmát definiálta Newton I. törvénye – a tehetetlenség törvénye A tehetetlenség a testek legfontosabb tulajdonsága. Annak a testnek nagyobb a tehetetlensége, amelyiknek nehezebb megváltoztatni a sebességét. „Minden test nyugalomban marad vagy…

  • Az energiamegmaradás törvénye

    A hőtan I. főtétele mint az energiamegmaradás törvénye A környezetével kölcsönhatásban lévő rendszer belső energiája két módon változtatható meg: hőközléssel (hőfelvétel, hőleadás) és munkavégzéssel. ∆Ebelső = Q+wkörny A hőtan I. főtétele: a testek belső energiájának megváltozása egyenlő a testtel közölt hőmennyiség és a testen végzett mechanikai munka előjeles összegével. Ez a tétel az energia-megmaradásnak egy…