Ako porozumieť klasickej mechanike?
Z tohto dôvodu sa klasická fyzika často označuje jednoducho ako mechanika alebo kinematika.
Klasická fyzika je štúdium pohybu, projektilov, kladiek a planét. Je to predovšetkým spoločnosti s pohybom veľkých objektov cez priestor pri pomerne nízkych pomalých rýchlostiach. Klasická fyzika sa zaoberá mechanikou pohybu objektu v reakcii na silu. Z tohto dôvodu sa klasická fyzika často označuje jednoducho ako mechanika alebo kinematika.
Časť 1 z 3: Naučenie sa Newtonových zákonov pohybu a zachovania
- 1Definujte prvý Newtonov pohybový zákon. Newtonov prvý zákon nám hovorí, že akýkoľvek predmet v pohybe sa bude naďalej pohybovať rovnakým smerom rovnakou rýchlosťou, pokiaľ naň nepôsobí iná sila, ktorá zmení jeho pohyb. Ak je objekt nehybný, zostane nehybný.
- Tento prvý zákon sa niekedy označuje ako zákon zotrvačnosti.
- Tento zákon uvádza, že predmet sa pohybuje konštantnou rýchlosťou (rýchlosťou a smerom), pokiaľ naň nepôsobí nenulová (nevyvážená) čistá sila. Objekt, ktorý sa nepohybuje, naň pôsobí čistou nulovou silou.
- 2Pochopte druhý Newtonov pohybový zákon. Ako sa sila pôsobiaca na predmet zvyšuje, zrýchlenie predmetu sa zvyšuje. Samotná sila neurčuje zrýchlenie objektu; hmotnosť objektu tiež hrá rozhodujúcu úlohu. Čím väčšia je hmotnosť predmetu, tým pomalšie sa bude zrýchľovať.
- Tento vzťah je možné vysvetliť pomocou vzorca F = ma kde „F“ je sila pôsobiaca na predmet, „m“ je hmotnosť predmetu a „a“ je zrýchlenie predmetu.
- Ďalší spôsob, ako premýšľať o tomto zákone, je ten, že objekt sa nezrýchľuje, pokiaľ naň nepôsobí nevyvážená (alebo čistá) sila.
- 3Naučte sa tretí Newtonov pohybový zákon. Tretí zákon hovorí, že každá akcia má rovnakú a opačnú reakciu. Keď sila pôsobí na predmet, existuje sila presne tej istej veľkosti, ktorá tlačí späť v opačnom smere ako pôvodná sila.
- Napríklad, keď si sadnete na lavičku, pôsobíte na lavicu silou nadol, ale lavica na vás vyvíja rovnakú silu nahor.
- Tento zákon uvádza, že všetky sily prichádzajú v pároch.
Začnite základnou klasickou mechanikou a potom prejdite na termodynamiku, optiku atď. - 4Poznáte zákony zachovania energie, hybnosti a momentu hybnosti. Zachovanie energie uvádza, že „energiu nemožno vytvárať ani ničiť“. Inými slovami, energia zostáva v izolovanom systéme konštantná. To isté platí pre hybnosť a moment hybnosti: v izolovanom systéme hybnosť a moment hybnosti zostávajú konštantné.
- Je to na vedomie dôležité, aby izolovaný systém je taký, v ktorom nie sú tam žiadne vonkajšie sily pôsobiace na to. V skutočnosti izolovaný systém v skutočnosti neexistuje, ale je to užitočný model na opis základných princípov fyzikálnych zákonov prírody.
Časť 2 z 3: porozumenie pohybu predmetov
- 1Študujte deriváciu základných rovníc. Existujú štyri základné rovnice, ktoré opisujú pohyb objektu z hľadiska času (t), rýchlosti (v f: konečná rýchlosť; v i: počiatočná rýchlosť), zrýchlenia (a) a posunu (d). Tieto sú známe ako kinematické rovnice a je možné ich usporiadať rôznymi spôsobmi tak, aby sa vyriešila požadovaná premenná. Schopnosť odvodiť tieto rovnice vlastnými silami upevní vaše chápanie týchto pojmov.
- Znovu si vytvorte niekoľko základných fyzikálnych laboratórií doma a pokúste sa odvodiť rovnice z údajov, ktoré ste zhromaždili.
- Základné kinematické rovnice sú:
- d = v i t + 0,5 v 2
- v f 2 = v i 2 + 2ad
- v f = v i + at
- d = (v i + v f)/2 * t
- 2Definujte vektor. Vektor je veličina bežne používaná v matematike a fyzike, ktorá má veľkosť aj smer. Magnitúda definuje „dĺžku“ pohybu. Keď hovoríme o rýchlosti, veľkosť je rýchlosť, ktorou sa objekt pohybuje. Smer, ktorým sa objekt pohybuje, definuje druhú zložku vektora, smer.
- Keď sú objekty v pohybe, spravidla sa pohybujú v jednom smere určitou rýchlosťou. Môžu sa pohybovať konštantnou rýchlosťou alebo sa zrýchľovať, ale v oboch prípadoch má pohyb údajne veľkosť aj smer; preto je jeho pohyb vektorom.
- 3Nakreslite diagramy problému. Fyzika môže byť veľmi abstraktná, ale najlepším spôsobom, ako prísť na koreň problému, je nakresliť ho. Nakreslite základný obraz toho, čo sa deje v opísanom probléme, a potom pridajte všetky existujúce sily.
- Sily sú vektory, preto ich nakreslite pomocou šípky s veľkosťou aj smerom.
- Nezabudnite na neviditeľné sily, akými sú gravitačná sila, trecia sila a normálna sila (sila, ktorá pôsobí proti predmetu, ktorý na ňu spočíva).
Klasická fyzika sa zaoberá mechanikou pohybu objektu v reakcii na silu. - 4Cvičte s niekoľkými príkladmi. Najlepším spôsobom, ako sa niečo naučiť, je ponoriť sa priamo dovnútra. Vyskúšajte si základné problémy a overte si porozumenie. Ak chcete vyriešiť akýkoľvek problém, nakreslite diagram, napíšte danosti, určte, čo riešite, a použite správnu rovnicu na vyriešenie svojej neznámej.
- Napríklad: Nájdite vzdialenosť, ktorú potrebuje auto idúce rýchlosťou 25 m/s na zastavenie so zrýchlením -9 m/s 2.
- Načrtnite obrázok auta a nakreslite šípky, ktoré znázorňujú smer jazdy.
- Napíšte známe: v f = 0 m/s, v i = 25 m/s, a = -9 m/s 2, d =?
- Určte príslušnú rovnicu: v f 2 = v i 2 + 2ad
- Pripojte známe zariadenia: 02 = 252 + 2 (-9) (d)
- Riešenie pre d: d = (02 - 252)/ - 18 = 34,72 m
- Auto pred zastavením prešlo 34,72 metra.
Časť 3 z 3: rozšírenie vašich znalostí
- 1Prečítajte si učebnicu fyziky pre začiatočníkov. Ak sa chcete skutočne ponoriť do klasickej fyziky, kúpte si učebnicu pre začiatočníkov a začnite čítať. Na to, aby ste skutočne porozumeli, nebude stačiť iba čítanie pojmov. Tiež si musíte prečítať ukážkové problémy a vyskúšať si niektoré z otázok na konci každej kapitoly.
- Nájdite si čas na spracovanie derivácií základných pohybových rovníc a skutočne porozumejte, prečo fungujú, skôr, ako sa presuniete k ďalšiemu konceptu.
- 2Absolvujte online kurz fyziky. Samotné prečítanie učebnice vám nemusí stačiť na získanie hĺbky znalostí, ktoré by ste vo fyzike chceli. V súvislosti s fyzikou existuje mnoho otvorených kurzov a online kurzov, ktoré môžete absolvovať. Mnohé z týchto kurzov majú za úlohu skontrolovať vaše porozumenie a fóra na diskusiu o práci.
- Tieto typy kurzov sa tiež ľahko zmestia do vášho rozvrhu, pretože môžete pracovať na materiáli, keď máte čas.
Nájdite si čas na spracovanie derivácií základných pohybových rovníc a skutočne porozumejte, prečo fungujú, skôr, ako sa presuniete k ďalšiemu konceptu. - 3Experimentujte a cvičte problémy, aby ste si overili svoje porozumenie. Fyzika je predmet, ktorý sa dá najlepšie naučiť praktickými aktivitami a riešením problémov z praxe. Vykonajte základné experimentovanie a zistite, či môžete rovnice odvodiť na základe svojich údajov. Odpovedzte na všetky otázky na konci každej kapitoly a skontrolujte svoje riešenia.
- Vyhľadajte online viac súborov problémov pre koncepty, ktoré sú problematickejšie ako ostatné.
- Fyzika stavia na sebe, a tak pokračujte v cvičných problémoch, kým nebudete mať pocit, že ste koncept zvládli, a potom prejdite na ďalší.
- 4Prihláste sa na základnú hodinu fyziky na miestnej vysokej škole. Ak sa vám najlepšie pracuje v triede, pozrite sa na kurzy dostupné na miestnej komunitnej škole. Vyberte si kurz s dobre hodnoteným profesorom v čase, ktorý dobre zapadá do vášho rozvrhu. Absolvovanie kurzu len preto, že vás zaujíma materiál, môže byť skutočne zábavné a budete sa s väčšou pravdepodobnosťou sústrediť na prácu a skutočne sa predmet naučiť.
- Využite úradné hodiny a otvorené laboratórne hodiny na diskusiu o konceptoch, ktoré vám môžu spôsobovať problémy.
Prečítajte si tiež: Ako používať bežne zneužívané slová?
Otázky a odpovede
- Bol by som schopný učiť sa fyziku vo veku 11 rokov?Iste, neexistuje žiadna veková hranica. Začnite základnou klasickou mechanikou a potom pokračujte k termodynamike, optike atď. Zostaňte motivovaní, stojí to za to!
Nezodpovedané otázky
- Ako nájdem webové stránky, ktoré mi pomôžu s hodinami fyziky?
Komentáre (4)
- Tento článok mi veľmi pomáha nájsť riešenie klasického problému v našom učení.
- Pomohlo mi to, pretože sa to teraz učím na mojej hodine prírodopisu, a to mi dáva veľké porozumenie pre Newtonove zákony!
- Tento článok je veľmi dobrý a pomohol mi zlepšiť sa vo fyzike; Teraz som dostal B.
- Ľahko zrozumiteľné pojmy. Niekedy sa študent môže ponoriť do príliš veľkého počtu abstraktných derivátov vzorca. Zjednodušte to raz a potom to aplikujte na svoj problém, ako uznáte za vhodné.
