Klassieke mechanica begrijpen: 12 stappen (met afbeeldingen)

Inhoudsopgave:

Klassieke mechanica begrijpen: 12 stappen (met afbeeldingen)
Klassieke mechanica begrijpen: 12 stappen (met afbeeldingen)

Video: Klassieke mechanica begrijpen: 12 stappen (met afbeeldingen)

Video: Klassieke mechanica begrijpen: 12 stappen (met afbeeldingen)
Video: Hoe bouw je een miljoenen bedrijf? 2024, Maart
Anonim

Klassieke natuurkunde is de studie van beweging, projectielen, katrollen en de planeten. Het houdt zich voornamelijk bezig met de beweging van grote objecten door de ruimte met relatief lage lage snelheden. Klassieke fysica houdt zich bezig met de mechanica van de beweging van een object als reactie op een kracht. Daarom wordt de klassieke natuurkunde vaak eenvoudigweg mechanica of kinematica genoemd.

Stappen

Deel 1 van 3: Newtons bewegings- en behoudswetten leren

Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 1
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 1

Stap 1. Definieer de eerste bewegingswet van Newton

De eerste wet van Newton vertelt ons dat elk bewegend object met dezelfde snelheid in dezelfde richting zal blijven bewegen, tenzij een andere kracht erop inwerkt om zijn beweging te veranderen. Als een object stilstaat, blijft het stil.

  • Deze eerste wet wordt soms de wet van traagheid genoemd.
  • Deze wet stelt dat een object met een constante snelheid (snelheid en richting) beweegt, tenzij er een niet-nul (ongebalanceerde) nettokracht op inwerkt. Op een voorwerp dat niet beweegt, werkt een nettokracht van nul.
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 2
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 2

Stap 2. Begrijp de tweede bewegingswet van Newton

Naarmate de kracht die op een object inwerkt toeneemt, neemt de versnelling van het object toe. Kracht alleen bepaalt niet de versnelling van een object; de massa van het object speelt ook een cruciale rol. Hoe groter de massa van een object, hoe langzamer het zal versnellen.

  • Deze relatie kan worden verklaard met behulp van de formule F = ma waarbij "F" de kracht is die op het object inwerkt, "m" de massa van het object is en "a" de versnelling van het object is.
  • Een andere manier om over deze wet na te denken is dat een object niet zal versnellen tenzij er een onevenwichtige (of netto) kracht op inwerkt.
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 3
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 3

Stap 3. Leer de derde bewegingswet van Newton

De derde wet stelt dat elke actie een gelijke en tegengestelde reactie heeft. Wanneer een kracht op een object inwerkt, is er een kracht van exact dezelfde grootte die terugduwt in de tegenovergestelde richting van de oorspronkelijke kracht.

  • Als u bijvoorbeeld op een bank gaat zitten, oefent u een neerwaartse kracht uit op de bank, maar de bank oefent een gelijke opwaartse kracht op u uit.
  • Deze wet stelt dat alle krachten in paren voorkomen.
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 4
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 4

Stap 4. Ken de wetten van behoud van energie, momentum en impulsmoment

Behoud van energie stelt dat "energie niet kan worden gecreëerd of vernietigd." Met andere woorden, de energie blijft constant in een geïsoleerd systeem. Hetzelfde geldt voor impuls en impulsmoment: in een geïsoleerd systeem blijven impuls en impulsmoment constant.

Het is belangrijk op te merken dat een geïsoleerd systeem er een is waarin er geen externe krachten op inwerken. In werkelijkheid bestaat een geïsoleerd systeem niet echt, maar het is een bruikbaar model om de basisprincipes van de natuurwetten te beschrijven

Deel 2 van 3: De beweging van objecten begrijpen

Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 5
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 5

Stap 1. Bestudeer de afleiding van de basisvergelijkingen

Er zijn vier basisvergelijkingen die de beweging van een object beschrijven in termen van tijd (t), snelheid (vF: eindsnelheid; vl: beginsnelheid), versnelling (a) en verplaatsing (d). Deze staan bekend als de kinematische vergelijkingen en kunnen op verschillende manieren worden herschikt om de gewenste variabele op te lossen. Als u deze vergelijkingen zelf kunt afleiden, wordt uw begrip van deze concepten verstevigd.

  • Maak thuis een paar basislaboratoria voor natuurkunde en probeer de vergelijkingen af te leiden uit de gegevens die je hebt verzameld.
  • De basis kinematica vergelijkingen zijn:

    • d = vlt + at2
    • vF2 = vl2 + 2ad
    • vF = vl + bij
    • d = (vl + vF)/2 * t
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 6
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 6

Stap 2. Definieer een vector

Een vector is een veelgebruikte grootheid in wiskunde en natuurkunde die zowel een grootte als een richting heeft. De grootte definieert de "lengte" van de beweging. Als we het over snelheid hebben, is de grootte de snelheid waarmee het object beweegt. De richting waarin het object beweegt, definieert de tweede component van de vector, richting.

Wanneer objecten in beweging zijn, bewegen ze over het algemeen met een bepaalde snelheid in één richting. Ze kunnen met een constante snelheid bewegen of versnellen, maar in beide gevallen wordt gezegd dat de beweging zowel een grootte als een richting heeft; daarom is zijn beweging een vector

Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 7
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 7

Stap 3. Teken diagrammen van het probleem

Natuurkunde kan heel abstract zijn, maar de beste manier om tot de kern van het probleem te komen, is door het uit te tekenen. Schets een basisbeeld van wat er gebeurt in het beschreven probleem en voeg vervolgens alle bestaande krachten toe.

  • Krachten zijn vectoren, dus denk eraan ze te tekenen met een pijl met zowel een grootte als een richting.
  • Vergeet onzichtbare krachten niet, zoals de zwaartekracht, de wrijvingskracht en de normaalkracht (de kracht die werkt tegen een voorwerp dat erop rust).
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 8
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 8

Stap 4. Oefen met enkele voorbeelden

De beste manier om iets te leren, is door er meteen in te duiken. Probeer enkele basisproblemen uit om te controleren of u het begrijpt. Om elk probleem op te lossen, tekent u het diagram, schrijft u de gegevens, bepaalt u waarvoor u oplost en past u de juiste vergelijking toe om uw onbekende op te lossen.

  • Bijvoorbeeld: Bereken de afstand die een auto met een snelheid van 25 m/s nodig heeft om te stoppen met een versnelling van -9 m/s2.
  • Schets een afbeelding van de auto en teken pijlen om de rijrichting weer te geven.
  • Schrijf de bekende op: vF = 0 m/s, vl = 25 m/s, a = -9 m/s2, d = ?
  • Identificeer de relevante vergelijking: vF2 = vl2 + 2ad
  • Sluit de bekende aan: 02 = 252 + 2(-9)(d)
  • Los op voor d: d = (02 - 252)/-18 = 34,72 m
  • De auto reed 34,72 meter voordat hij stopte.

Deel 3 van 3: Uw kennis uitbreiden

Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 9
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 9

Stap 1. Lees een natuurkundeboek voor beginners

Als je echt in de klassieke natuurkunde wilt duiken, koop dan een beginnersboek en begin met lezen. Alleen het lezen van de concepten is niet voldoende om het echt te begrijpen. U moet ook de voorbeeldproblemen doornemen en enkele vragen aan het eind van elk hoofdstuk uitproberen.

Neem de tijd om de afleidingen van de basisbewegingsvergelijkingen te verwerken en echt te begrijpen waarom ze werken voordat u naar het volgende concept gaat

Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 10
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 10

Stap 2. Volg een online natuurkundecursus

Alleen een leerboek lezen is misschien niet genoeg om de diepgaande kennis op te doen die je zou willen in de natuurkunde. Er zijn veel open cursusmateriaal en online cursussen die u kunt volgen op het gebied van natuurkunde. Veel van deze cursussen hebben opdrachten om je begrip te controleren en forums om het werk te bespreken.

Dit soort cursussen zijn ook gemakkelijk in te passen in uw schema, omdat u aan het materiaal kunt werken wanneer u tijd heeft

Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 11
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 11

Stap 3. Experimenteer en oefen problemen om je begrip te controleren

Natuurkunde is een onderwerp dat je het beste kunt leren door praktische activiteiten en het oplossen van praktijkproblemen. Doe wat basisexperimenten en kijk of u de vergelijkingen kunt afleiden op basis van uw gegevens. Beantwoord alle vragen aan het einde van elk hoofdstuk en controleer uw oplossingen.

  • Zoek online meer probleemsets voor concepten die lastiger zijn dan andere.
  • Natuurkunde bouwt voort op zichzelf, dus blijf oefenproblemen doen totdat je voelt dat je het concept onder de knie hebt voordat je verder gaat met de volgende.
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 12
Klassieke natuurkunde begrijpen Stap 12

Stap 4. Schrijf je in voor een basiscursus natuurkunde bij een plaatselijke universiteit

Als je het beste werkt in een klaslokaal, bekijk dan de cursussen die beschikbaar zijn bij je plaatselijke community college. Kies een cursus met een goed beoordeelde professor in een tijd die goed in je schema past. Een cursus volgen, alleen maar omdat je nieuwsgierig bent naar de stof, kan heel leuk zijn en je zult eerder geneigd zijn om je op het werk te concentreren en het onderwerp echt te leren.

Aanbevolen: