VIII. LIIKUMINE JA VASTASTIKMÕJU


Mehaaniline liikumine


Igasugust looduses esinevat muutumist tavatsetakse nimetada liikumiseks.

06_01_pall_liigub

Mehaaniliseks liikumiseks nimetatakse keha asukoha muutumist teiste kehade suhtes.

06_04_joud_paneb_liikuma

Kui keha seisab paigal, siis iseenesest ta liikuma ei hakka, vaid teda peab mõjutama mingi teine keha. Sealjuures mõjutab liikuma hakkav keha samaaegselt ka seda teist keha – seepärast nimetatakse vastavat nähtust kehade vastastikmõjuks.

Mehaanilise liikumise kirjeldamiseks kasutatakse järgmisi mõisteid:

1) trajektoor on joon, mida mööda keha liigub;

2) teepikkus on trajektoori pikkus, mille keha läbib mingi aja jooksul;

3) ajavahemik näitab liikumise kestust;

4) kiirus iseloomustab ajaühiku jooksul läbitavat teepikkust ning seda arvutatakse jagades teepikkuse selleks kulunud ajavahemikuga.

06_05_liikumisega_seotud_moisted

06_02_kiiruse_valem

kus: v tähistab kiirust, mida mõõdetakse meetrites-sekundis (1m/s) ; s tähistab teepikkust, mida mõõdetakse meetrites (1m) ning t tähistab aega, mida mõõdetakse sekundites (1s).

Kiiruse ühikutena kasutatakse ka mistahes teisi pikkuse- (1mm, 1cm, 1km jne) ja ajaühiku (1min, 1h, jne) jagatisi, näiteks 1cm/s, 1m/min, 1km/h, 1km/s jne.

Kui me soovime kiiruse ühikuid vastastikku teisendada, peame esmalt teisendama antud ühikud küsitavatesse ühikutesse ning seejärel tegema nendega nõutud jagamise tehte.

06_03_kiirusyhikute_teisendamineÜhesuuruse kiirusega, kuid erinevates suundades liikuvad kehad jõuavad sama ajaga erinevatesse kohtadesse – järelikult on keha liikumisekirjeldamisel lisaks tema kiiruse arvväärtusele kirjeldada ka kiiruse suunda. Selliseid suurusi, mis on määratud nii arvväärtuse kui suunaga ruumis, nimetatakse vektoriaalseteks suurusteks. Vektoriaalseid suurusi kujutatakse joonisel noolekeste ehk vektoritega, kusjuures noolekese pikkus vastab suuruse arvväärtusele, noole suund aga suuruse sihile/suunale.

06_06_liikumissuund_on_oluline

Kärbsed hakkasid liikuma samast kohast ühesuguse kiirusega, kuid erinevates suundades. Aja möödudes on nad jõudnud täiesti erinevatesse kohtadesse.

Sellist liikumist, kus keha kiirus ei muutu, nimetatakse ühtlaseks liikumiseks, kui keha kiirus liikumise ajal muutub, on tegu mitteühtlase liikumisega.

06_09_uhtlane_vs_mitteuhtlane_liikumineMitteühtlasel liikumisel võib keha kiirus kasvada – siis on tegu kiireneva  liikumisega, kuid võib ka kahaneda – siis on tegu aeglustuva liikumisega. Kui ühtlase liikumise kiirus näitab meile kui pika teepikkuse keha vastavas ajaühikus läbib, siis mitteühtlasel liikumisel kasutatakse keskmist kiirust, mis iseloomustab seda kui pika tee keha keskmiselt ajaühikus läbib. Keskmise kiiruse leidmiseks tuleb kogu keha poolt läbitud teepikkus jagada kogu teeloldud ajaga.

06_07_keskmise_kiiruse_valem

Lisaks keha kiirusele, saame liikumisi liigitada ka trajektoori kuju põhjal.

06_08_trajektoorid

Kui trajektooriks on sirgjoon, on tegu sirgjoonelise liikumisega, kui kõverjoon, siis kõverjoonelise liikumisega, kui ringjoon, siis ringjoonelise liikumisega.

Samas tuleb tähele panna, et nii keha liikumise trajektoor kui ka keha kiirus võivad olla erinevate kehade suhtes täiesti erinevad – sellepärast öeldakse, et keha liikumine on suhteline ning see sõltub millis(t)e keha(de) suhtes liikumist kirjeldatakse või vaadeldakse.

06_10_liikumise_suhtelisus

Autod liiguvad nii ülemisel kui alumisel joonisel sama kiiresti, kuid erinevates suundades. Ülemisel pildil läheneb sinine auto punasele kiirusega 20 km/h, alumisel aga kiirusega 160 km/h. Teeäärsel kivil istuva vaatleja jaoks jääb kummagi auto kiirus samaks, muutub ainult teise auto liikumissuund.


Inertsus. Mass


Keha kiirust pole võimalik muuta hetkega vaid selleks kulub alati mingisugune ajavahemik. Kehade omadust säilitada oma liikumisolek – kas paigalseis või hoopis liikumine, nimetatakse keha inertsuseks.

Inertsust iseloomustatakse füüsikalise suurusega, mida nimetatakse keha massiks. Mida suurem on keha mass, seda inertsem on keha ehk seda raskem on muuta keha liikumisolekut. 

Keha massi mõõdetakse kaalumise teel. Massi ühikutena kasutatakse kilogramm, gramm, tonn ja tsentner – nendest põhiühikuks on kilogramm (1kg).


Liikumine ja vastastikmõju. Jõud


Kui kehale ei mõju teised kehad, siis seisab see keha paigal. Keha kiirus muutub, kui seda keha mõjutab mõni teine keha. Seejuures tuleb tähele panna, et kehade vahelise mõju tulemusena muutub mõlema keha kiirus, samas suurema massiga keha kiirus muutub vastastikmõju tulemusel vähem kui väiksema massiga kehal.


Kokkupõrkel mõjutab auto rongi sama suure jõuga kui rong autot. Kuna rongi mass on auto omast sadu, isegi tuhandeid kordi suurem, ei muutu kokkupõrke tulemusena rongi liikumisolek märkimisväärselt. Seda ei saa öelda aga auto kohta.

Füüsikalist suurust, mis iseloomustab ühe keha mõju teisele kehale, nimetatakse jõuks.

Jõu mõõtühikuks on njuuton (1N). Jõul, nagu kiiruselgi, on lisaks suurusele alati ka kindel suund, seepärast kujutatakse joonistel jõudu vektoriga (noolekesega).

06_11_joud

Jõud, millega kaks keha teineteist mõjutavad on suuruselt võrdsed, aga suunalt vastupidised.

06_12_vastastikmoju

Seega võime ütelda, et keha kiirus muutub, kui sellele kehale mõjub jõud – mida suurem see jõud on, seda rohkem keha liikumisolek muutub; mida suurem on keha mass, seda vähem muutub sama jõu tulemusena keha liikumisolek.

 


Mass ja tihedus


06_13_tihedused

Sama ruumalaga kehad võivad olla vägagi erineva massiga ning vastupidi – ühesuguste mas­si­dega kehadel võib olla väga erinev ruumala.

06_14_tihedused2

Füüsikalist suurust, mis iseloomustab ühikulise ruumalaga (1 m³, 1dm³, 1cm³ jne) ainekoguse massi, nimetatakse tiheduseks.

Tihedust arvutatakse valemist:

06_15_tihedusevalem

kus ρ – keha tihedus, mõõdetakse kilogrammides-kuupmeetri kohta (1 kg/m³), m – keha mass, mõõdetakse kilogrammides (1 kg) ning V – keha ruumala, mõõdetakse kuupmeetrites (1 m³).

Tiheduse ühikuna võib kasutada ka mistahes teisi massi- (1g, 1t, 1ts jne) ja ruumalaühikute (1cm³, 1dm³, 1mm³ jne) jagatisi: 1g/cm³, 1kg/dm³, 1t/m³ jne. Ühikute vastastikkusel teisendamisel tuleb teisendada vastavalt massiühikud ja ruumalaühikud ning need seejärel teineteisega jagada.