Do sada smo naučili - Saobraćajni fakultet · 2 Mehanika: Proučavamehaničkokretanjei njegove...
Transcript of Do sada smo naučili - Saobraćajni fakultet · 2 Mehanika: Proučavamehaničkokretanjei njegove...
P2
1
Do sada smo naučili:• Vektori
– Razlaganje na komponente i projekcije
y
x
y
O
A
αA y=A sinα
A x=A cosα
jAiAA yx ⋅+⋅=
- Operacije sa vektorima
Zbir vektora
Skalarni proizvod:Vektorski proizvod:
VektorskaAlgebra.PDF
P2
2
Mehanika:Proučava mehaničko kretanje i njegove uzroke
• Kinematika proučava kretanje ne razmatrajući uzroke koji to kretanje izazivaju
• Dinamika proučava zakone kretanja tela i uzroke koje to kretanje izazivaju ili menjaju (dejstvo sila)
• Statika č k t ž t l k d jih• Statika proučava zakone ravnoteže tela kada na njih deluje nekoliko sila.
- Posmatrajmo jednostavno kretanje po pravoj liniji –pravolinijsko kretanje. Postavimo x-osu u pravcu kretanja i potražimo srednju brzinu:
vttxx
txvsr −
−=ΔΔ= 12
12 xxx −=Δ
x1 x2 x
dtdx
txv
ttt
tx =ΔΔ=
−Δ
→Δ 0
12
lim - pomeraj
ako Δt teži nuli:
ubrzanje:
dtdv
tva
tva
xxtx
xsr
=Δ
Δ=
ΔΔ=
→Δ 0lim
ubrzanje:
P2
3
• Materijalna tačka je svako telo čije su dimenzije zanemarljivo male u odnosu na prostor u kojem se kretanje odvija (npr. koordinatni sistem, pređeni put).
• Materijalna tačka je dakle aproskimacija (model) kojim predstavljamo da se telo nalazi u jednoj geometrijskoj tački kojoj pridružujemo osobine realnog fizičko tela: masu, impuls itd.
• Nasuprot materijane tačke postoji model krutog tela.
• Kinematika analizira kretanje tela (ne razmatra uzroke kretanja niti strukturu i dimenzije samog tela).
Određivanje položaja tačke i kretanje• Mehaničko kretanje predstavlja promenu položaja jednog tela tokom vremena u odnosu na neko drugo referentno telo.• Položaj tela se određuje se u referentnom sistemu koordinatama: x, y, z.
P2
4
- Dekartov koordinatni sistem i vektor položajaRadijus vektor ili vektor položaja .- Povučen iz koordinatnog početka do tela (pokazuje na telo)-Njegove komponente su u stvari koordinate tačke (x, y ,z)
r
222 zyxrr
kzjyixr
++=≡
++=
jik
)(trr =Kretanje:
koordinate su funkcijevremena.
Δs
Kinematika – osnovni pojmovi
- Putanja tela (trajektorija) je skup tačaka kroz koje telo prolazi tokom kretanja ili linija koju opisuje vrh radijus
1
2
j j j p j jvektora tokom vremena.
- Deo putanje Δs koju telo pređe za vreme Δt između dve tačke M1 i M2 naziva se pređeni put (mereno po putanji).
- Vektor pomeraja Δr je vektor koji spaja početni i krajnji položaj tela (najkraće rastojanje između početnog i krajnjeg položaja tela).
12 rrr −=Δ
P2
5
-Pravolinijsko kretanje: telo se kreće duž prave linije.
Vrste kretanja po obliku putanje:
- Krivolinijsko kretanje: telo se kreće po krivoj liniji pa je putanja krivolinijska.
- Jednačina trajektorije matematički opisuje oblik putanje npr. y=y(x)
Srednja brzina- Jedinica za brzinu je m/s
- Srednja brzina po putu je skalarna liči T j k lič ik k
1
2
srveličina. To je količnik ukupnog pređenog puta Δs i vremena kretanja Δt .
-Srednja vektorska brzina je količnik tsvS Δ
Δ=
vektora pomeraja Δr i vremena Δt za koje je taj pomeraj ostvaren.
trr
trvsr
Δ−=
ΔΔ= 12
P2
6
Trenutna brzina
rdrΔ
- Trenutna brzina je jednaka prvom izvodu vektora položaja.
Vektor brzine uvek ima pravac tangente na putanju
1
2
dtrd
trv
t=
ΔΔ=
→Δ 0lim
- Komponente brzine:
dtdzv
dtdyv
dtdxv zyx === ;;
dtdtdt
kdtdzj
dtdyi
dtdxv ++=
222zyx vvvv ++=
Srednje ubrzanje- Jedinica za ubrzanje je m/s2
-Srednje ubrzanje predstavlja promenu brzine k j k k i lkretanja u nekom vremenskom intervalu
tvv
tvasr
Δ−=
ΔΔ= 12
P2
7
Trenutno ubrzanje
2 rdvdvΔ
- Trenutno ubrzanje je jednako prvom izvodu vektora brzine.
20lim
dtrd
dtvd
tva
t==
ΔΔ=
→Δ
- Komponente ubrzanja:
2
2
2
2
2
2
;;dt
zddt
dvadt
yddt
dva
dtxd
dtdva z
zy
yx
x ======
a
dtdtdtdtdtdt
kdt
dvjdt
dvi
dtdva zyx ++=
222zyx aaaa ++=
U opštem slučaju vektor ubrzanja se ne poklapa po pravcusa vektorom brzine!
v
a
av
a
v- Brzina i ubrzanje su paralelni samo kod pravolinijskog kretanja
P2
8
Vektor trenutnog ubrzanja se može razložiti nadve komponente:
- Normalno ili centripetalno ubrzanje ima pravac poluprečnika krivine a smer ka centru krivine.
- Tangencijalno ubrzanje koje ima pravac tangente na putanju (poklapa se sa v) i govori o promeni intenziteta brzine
na vta
tn aaa +=
a22tn
tn
aaa
aa
+=
⊥
Zakon sabiranja brzina
Brzine kojima se kreće telo se sabiraju!
Koordinatni sistem B se kreće u odnosu na koordinatni sistem A brzinom vAB.
Potražimo izvod gornjeg izraza:
P2
9
• v=const. – ravnomerno kretanje
Vrste kretanja po promeni brzine
• v≠ const. – neravnomerno kretanje
v ≠ const., a=const. - ravnomerno ubrzano(poseban slučaj neravnomernog kretanja)(poseban slučaj neravnomernog kretanja)
Određivanje brzine i položaja materijalne tačke
== dtavdt
dva xxx
x
Komponente brzine dobijamo iz integrala odgovarajućih komponenti ubrzanja:
==
dv
dtvxdtdxv xx
dv
Dalje, koordinate tačke dobijamo iz integrala komponenti brzine:
==
==
dtvydtdyv
dtavdt
dva
yy
yyy
y
Ovo je opšti slučaj tj. ovi izrazi važe za sve vrste kretanja.
==
==
dtvzdtdzv
dtavdt
dva
zz
zzz
z
P2
10
Posmatrajmo komponentu kretanja kretanja duž jedne ose (1D)
- Slučaj ravnomernog kretanja v=const. , a=0
xtvxxCxxt
Ctvdtvdtvxdtdxv
x
xxxx
+====
+====
0
00;0
tvrr += 0
Odatle je izraz za put kod pravolinijskog: tsvtvs =⋅=
Zaključujemo za kretanje u 3D:
- Slučaj ravnomernog ubrzanog kretanja a=const.
00;0 vCvvt
Ctadtadtavdt
dva xxxxx
x
===
+====
0
2
0
0
2)( Ctvtadtvtadtvx
dtdvx
vtav
xxxx
xx
++=+===
+=
tavv += 0Zaključujemo za kretanje u 3D:
tvtarr 02
0 21 ++=
00
200
2
;02
xtvtax
xCxxtdt
xx ++=
===
P2
11
Dakle, u slučaju ravnomerno ubrzanogpravolinijskog kretanja važi:
consta .=
savv
tatvs
tavv
221
20
2
20
0
±=
⋅±=
⋅±=
Ovo je specijalan slučaj ali čest u prirodi.Primeri: slobodan pad, strma ravan itd.
Grafici pravolinijskog kretanja (jednodimenziono)v
x
sRavnomerno kretanje: :
Brzina Pređeni put
s
s=v t
v
v=const.
t t
P2
12
Grafici pravolinijskog kretanja (jednodimenziono)
Ravnomerno ubrzano kretanje tj. a=const.:
20 2
1 tatvs ⋅+=
s
Brzina Pređeni put
v
v=v0+ a t
t
v0
t
Slobodan pad:Slobodno padanje tela je pravolinijsko,jednako-ubrzano kretanje tela u polju sileZemljine teže bez početne brzine (v0=0)(telo se samo p sti sa određene isine(telo se samo pusti sa određene visine uodnosu na podlogu - površinu Zemlje)
•Intenzitet ubrzanja tela iznosi približnoa=g =9,81 m/s2
tgv ⋅=
2
2
21
21
tghy
tgs
⋅−=
⋅=
P2
13
•Aristotel – “objekti veće mase padaju brže” ??
•Galileo Galilej – sva tela slobodno padaju jednako ! (kada nema drugih uticaja osim sile j ( g jZemljine teže)
•Misija na Mesecu , Apolo 17.