Klassinen fysiikka tutkii liikettä, ammuksia, hihnapyöriä ja planeettoja. Se käsittelee pääasiassa suurten esineiden liikkumista avaruudessa suhteellisen pienillä hitailla nopeuksilla. Klassinen fysiikka käsittelee kohteen liikkeen mekaniikkaa vastauksena voimaan. Tästä syystä klassista fysiikkaa kutsutaan usein yksinkertaisesti mekaniikaksi tai kinematiikaksi.
Askeleet
Osa 1/3: Newtonin liike- ja suojelulakien oppiminen
Vaihe 1. Määritä Newtonin ensimmäinen liikelaki
Newtonin ensimmäinen laki kertoo, että mikä tahansa liikkeessä oleva kohde jatkaa liikkumista samaan suuntaan samalla nopeudella, ellei jokin muu voima vaikuta siihen muuttaakseen liikettä. Jos kohde on paikallaan, se pysyy paikallaan.
- Tätä ensimmäistä lakia kutsutaan joskus hitauslaiksi.
- Tämä laki sanoo, että esine liikkuu vakionopeudella (nopeus ja suunta), ellei siihen vaikuta nollasta poikkeava (epätasapainoinen) nettovoima. Liikkumattomalla esineellä on nollavoima, joka vaikuttaa siihen.
Vaihe 2. Ymmärrä Newtonin toinen liikelaki
Kun esineeseen vaikuttava voima kasvaa, kohteen kiihtyvyys kasvaa. Voima yksin ei määritä kohteen kiihtyvyyttä; myös kohteen massalla on tärkeä rooli. Mitä suurempi esineen massa, sitä hitaammin se kiihtyy.
- Tämä suhde voidaan selittää kaavalla F = ma, jossa "F" on kohteeseen vaikuttava voima, "m" on kappaleen massa ja "a" on kohteen kiihtyvyys.
- Toinen tapa ajatella tätä lakia on, että esine ei kiihdy, ellei siihen vaikuta epätasapainoinen (tai netto) voima.
Vaihe 3. Opi Newtonin kolmas liikelaki
Kolmas laki sanoo, että jokaisella toiminnalla on sama ja vastakkainen reaktio. Kun voima vaikuttaa esineeseen, on täsmälleen samankokoinen voima, joka työntyy takaisin alkuperäiseen voimaan päinvastaiseen suuntaan.
- Esimerkiksi, kun istut penkille, kohdistat alaspäin suuntautuvaa voimaa penkille, mutta penkki kohdistuu sinuun yhtä ylöspäin.
- Tämä laki sanoo, että kaikki voimat tulevat pareittain.
Vaihe 4. Tunne energian, vauhdin ja kulmamomentin lait
Energiansäästö sanoo, että”energiaa ei voida luoda eikä tuhota”. Toisin sanoen energia pysyy vakiona eristetyssä järjestelmässä. Sama koskee vauhtia ja kulmamomenttia: eristetyssä järjestelmässä vauhti ja kulmamomentti pysyvät vakioina.
On tärkeää huomata, että eristetty järjestelmä on sellainen, jossa siihen ei vaikuta ulkopuoliset voimat. Todellisuudessa eristettyä järjestelmää ei oikeastaan ole olemassa, mutta se on hyödyllinen malli kuvaamaan luonnon fyysisten lakien perusperiaatteita
Osa 2/3: Esineiden liikkeen ymmärtäminen
Vaihe 1. Tutki perusyhtälöiden johtamista
On neljä perusyhtälöä, jotka kuvaavat kohteen liikettä ajan (t), nopeuden (vf: lopullinen nopeus; vi: alkunopeus), kiihtyvyys (a) ja siirtymä (d). Nämä tunnetaan kinemaattisina yhtälöinä, ja ne voidaan järjestää uudelleen eri tavoilla halutun muuttujan ratkaisemiseksi. Kun pystyt johtamaan nämä yhtälöt itse, se vahvistaa ymmärrystäsi näistä käsitteistä.
- Luo muutamia fysiikan peruslaboratorioita kotona ja yritä johtaa yhtälöt keräämistäsi tiedoista.
-
Kinematiikan perusyhtälöt ovat:
- d = vit + ½ at2
- vf2 = vi2 + 2ad
- vf = vi + klo
- d = (vi + vf)/2 * t
Vaihe 2. Määritä vektori
Vektori on matematiikassa ja fysiikassa yleisesti käytetty määrä, jolla on sekä suuruus että suunta. Suuruus määrittää liikkeen "pituuden". Kun puhutaan nopeudesta, suuruus on nopeus, jolla kohde liikkuu. Kohteen liikesuunta määrittelee vektorin toisen komponentin, suunnan.
Kun esineet ovat liikkeessä, ne liikkuvat yleensä yhteen suuntaan tietyllä nopeudella. Ne voivat liikkua vakionopeudella tai kiihtyä, mutta kummassakin tapauksessa liikkeen sanotaan olevan sekä suuruusluokka että suunta; siksi sen liike on vektori
Vaihe 3. Piirrä kaaviot ongelmasta
Fysiikka voi olla hyvin abstraktia, mutta paras tapa päästä ongelman ytimeen on vetää se esiin. Piirrä peruskuva siitä, mitä kuvatussa ongelmassa tapahtuu, ja lisää sitten kaikki olemassa olevat voimat.
- Voimat ovat vektoreita, joten muista piirtää ne nuolilla, jolla on sekä suuruus että suunta.
- Älä unohda näkymättömiä voimia, kuten painovoima, kitkavoima ja normaalivoima (voima, joka vaikuttaa siihen lepäävään esineeseen).
Vaihe 4. Harjoittele muutamalla esimerkillä
Paras tapa oppia jotain on sukeltaa suoraan sisään. Kokeile käsilläsi joitakin perusongelmia tarkistaaksesi ymmärryksesi. Voit ratkaista minkä tahansa ongelman piirtämällä kaavion kirjoittamalla ohjeet, määrittämällä, mihin ratkaiset, ja soveltamalla oikeaa yhtälöä ratkaistaksesi tuntemasi.
- Esimerkki: Etsi etäisyys, joka kuluu 25 m/s: n nopeudella ajavan auton pysähtymiseen käyttämällä -9 m/s kiihtyvyyttä2.
- Piirrä kuva autosta piirtämällä nuolia ajosuuntaan.
- Kirjoita ylös tiedossa olevat: vf = 0 m/s, vi = 25 m/s, a = -9 m/s2, d =?
- Tunnista asiaankuuluva yhtälö: vf2 = vi2 + 2ad
- Liitä tunnetut: 02 = 252 + 2 (-9) (d)
- Ratkaise d: d = (02 - 252)/-18 = 34,72 m
- Auto kulki 34,72 metriä ennen pysähtymistä.
Osa 3/3: Tietojesi laajentaminen
Vaihe 1. Lue aloittelijan fysiikan oppikirja
Jos haluat todella sukeltaa klassiseen fysiikkaan, osta aloittelijan oppikirja ja aloita lukeminen. Pelkkä käsitteiden lukeminen ei riitä todella ymmärtämään. Sinun on myös tarkasteltava otosongelmia ja kokeiltava jokaisen luvun lopussa olevia kysymyksiä.
Käytä aikaa liikkeen perusyhtälöiden johdannaisten käsittelyyn ja ymmärrä todella, miksi ne toimivat, ennen kuin siirryt seuraavaan käsitteeseen
Vaihe 2. Käy online -fysiikan kurssi
Oppikirjan lukeminen yksin ei välttämättä riitä saamaan syvällistä tietoa, jonka haluat fysiikasta. Fysiikkaan liittyviä avoimia kurssiohjelmia ja verkkokursseja voi ottaa. Monilla näistä kursseista on tehtäviä, joilla voit tarkistaa ymmärryksesi, ja foorumeilla keskustella työstä.
Tämäntyyppiset kurssit on myös helppo sovittaa aikatauluusi, koska voit työskennellä materiaalin parissa, kun sinulla on aikaa
Vaihe 3. Kokeile ja tee harjoitusongelmia tarkistaaksesi ymmärryksesi
Fysiikka on aihe, joka opitaan parhaiten käytännön harjoitusten ja harjoitusongelmien ratkaisemisen kautta. Tee joitakin peruskokeiluja ja katso, voitko johtaa yhtälöt tietojesi perusteella. Vastaa kaikkiin kysymyksiin kunkin luvun lopussa ja tarkista ratkaisusi.
- Etsi verkosta enemmän ongelmasarjoja käsitteille, jotka ovat hankalampia kuin muut.
- Fysiikka rakentuu itselleen, joten jatka harjoitusongelmien tekemistä, kunnes sinusta tuntuu, että olet oppinut käsitteen ennen kuin siirryt seuraavaan.
Vaihe 4. Ilmoittaudu fysiikan peruskurssille paikallisessa yliopistossa
Jos työskentelet parhaiten luokkahuoneessa, tutustu paikallisen yhteisön korkeakoulun kursseihin. Valitse kurssi hyvin arvostetun professorin kanssa aikataulusi mukaan. Kurssin suorittaminen vain siksi, että olet utelias materiaalista, voi olla todella hauskaa ja keskityt todennäköisemmin työhön ja todella opit aiheen.