FIZIKA

0%

 / 

 8  


Različita tijela različito se opiru promjeni stanja u kojem se nalaze. Na primjer, posmatrajmo kretanje paralelnim kolosijecima dvije kompozicije vagona jednakim brzinama, pri čemu je kod jedne kompozicije posljednji vagon pun, a kod druge prazan. Kada bi se ta dva vagona u istom trenutku otkačila od kompozicija, oni se ne bi kretali jednako vrijeme do zaustavljanja. Pun vagon se duže kreće, što znači da posjeduje veću inertnost i kažemo da taj vagon ima veću masu. Prazan vagon ima manju inerciju i manju masu. Suprotno, ako bi bilo potrebno pokrenuti vagone iz stanja mirovanja, tada bi trebalo uložiti veći napor da se pokrene pun vagon, što znači da vagon veće mase ima i veću inertnost, i obratno.
Masa tijela je mjera njegove inertnosti. Jedinica za masu u SI sistemu je kilogram (kg).
Iz pokazanog primjera zaključujemo da je potrebno duže djelovati na tijelo veće mase kako bi ono dostiglo određenu brzinu. Znamo da je ubrzanje a=Δv⁄Δt, tako da slijedi da je, istim dejstvom, tijelu veće mase (pri čemu je vrijeme djelovanja za koje se desi promjena brzine na tijelo duže) ubrzanje manje, i obrnuto.

Sila. Promjena brzine svakog tijela uvijek je rezultat uzajamnog dejstva tog tijela sa nekim drugim tijelom. Ovakvo dejstvo dva ili više tijela izražava se silom. Sila je, dakle uzrok promjene brzine tijela (uslovljen djelovanjem jednog tijela na drugo). Tako se na primjer, odgurnuta kolica zaustave pod djelovanjem sile trenja, voz povećava brzinu pod dejstvom vučne sile lokomotive, podmornica izroni na površinu usljed dejstva Arhimedove sile i sl.
Sila može da promjeni intenzitet i pravac brzine tijela, ali i da izvrši njegovu deformaciju.
Sile koje mijenjaju brzinu tijela nazivamo dinamičke sile, dok sile koje vrše deformaciju tijela ne izazivajući njegovo kretanje zovemo statičke sile.
Ako na tijelo djeluje samo jedna sila, ono se kreće promjenljivo (ubrzano ili usporeno). Međutim, ako na tijelo djeluju dvije sile istog intenziteta i pravca a suprotnog smjera, ono se kreće ravnomjerno pravolinijski ili se ne kreće. Ako intenziteti ovih sila nisu jednaki, tijelo se kreće promjenljivo i to u smjeru jače sile, odnosno pod dejstvom razlike ovih sila. Na primjer, posmatrajmo padanje padobranca. Za vrijeme padanja, na padobranca djeluju dvije sile: sila teže, usmjerena naniže i sila otpora zraka, usmjerena naviše. U početku padanja, dok je padobran zatvoren, sila teže je veća od sile otpora zraka i padobranac pada ubrzano. Kada se padobran otvori, sila otpora zraka postaje veća od sile teže, usljed čega se padobranac kreće usporeno. Nakon izvjesnog vremena ove dvije sile se izjednače po intenzitetu, tako da se padobranac počne kretati ravnomjerno pravolinijski i to brzinom koju je imao u trenutku kada su se ove dvije sile izjednačile.
U svim slučajevima kada promjenljivo kretanje prelazi u ravnomjerno pravolinijsko, tijelo zadržava brzinu koju je imalo u trenutku prelaska, odnosno promjenljivo kretanje postaje ravnomjerno pravolinijsko u trenutku uspostavljanja ravnoteže sila koje djeluju na tijelo.

Gustina. Eksperimentalno se može dokazati da masa tijela zavisi od prirode supstancije i zapremine tijela.

 m=ρ·V 

Koeficijent proporcionalnosti ρ izražava zavisnost mase tijela od prirode supstancije i naziva se gustina.
Gustina je svojstvo supstancije od koje je tijelo načinjeno, dok je masa svojstvo tijela.
Zavisnost gustine od prirode supstancije objašnjava se uglavnom time što su mase molekula i rastojanja među njima kod različitih supstancija različita. Gustina supstancije zavisi od temperature i pritiska, jer se promjenom ovih veličina mijenja i rastojanje među molekulama. Ovaj uticaj znatno je veći kod gasova, nego kod čvrstih i tečnih supstancija.

Jedinica gustine je kg⁄m3.

Zavisnost gustine vode od temperature nije tipična; kod svih drugih supstancija ona se smanjuje sa povišenjem temperature, dok se kod vode to dešava samo za temperature iznad +40C (gustina čiste i destilovane vode je na ovoj temperaturi najveća i iznosi 1000 kg⁄m3). Kod nižih temperatura dešava se obratno, gustina vode se povećava sve do +40C.

Slobodan pad i težina

Ako tijelo zadržavamo na nekoj visini iznad tla i onda ga pustimo, tijelo će se kretati prema tlu, a to kretanje nazivamo slobodan pad. Slobodan pad definišemo kao jednoliko ubrzano kretanje tijela bez početne brzine ispušteno blizu Zemljine površine. Ukoliko pustimo različita tijela da slobodno padaju, uvidjeli bismo da se njihove brzine prema tlu općenito razlikuju. Recimo da pustimo papir i kuglicu sa određene visine, papir bi sporije padao prema tlu od kuglice. Međutim, razliku bismo uvidjeli kada bi papirić i kuglicu pustili da slobodno padaju u Njutnovoj cijevi iz koje je moguće isisavati zrak, odnosno brzina kojom bi papir padao bila bi bliže brzini padanja kuglice, i u slučaju da uopšte nema zraka u cijevi - vakuum, padanje kuglice i papira bi trajalo jednako.

Posmatranjem slobodnog pada možemo ustanoviti da se brzina tijela tokom vremena povećava, odnosno izvođenjem određenog eksperimenta došli bismo do grafa ovisnosti brzine o vremenu:

  Iz oblika grafa vidljivo je da je slobodan pad jednoliko ubrzano kretanje. Akceleraciju slobodnog pada obilježavamo slovom g i možemo je odrediti tako da izaberemo proizvoljnu promjenu brzine Δv u pripadajućem vremenskom intervalu Δt. Preciznijim mjerenjem došli bismo do rezultata:
  Ova vrijednost nije jednaka na svim mjestima; ona ovisi o geografskoj širini i najveća je na polovima (9,83m/s2), a najmanja na ekvatoru (9,78m/s2).
Vidjeli smo da je akceleracija slobodnog pada u vakuumu jednaka za sva tijela.

Za slobodan pad vrijede izrazi koje smo izveli za jednoliko ubrzano pravolinijsko kretanje, pri čemu ćemo prijeđeni put s zamjeniti sa visinom h s koje tijelo pada, a akceleraciju a sa akceleracijom slobodnog pada g.

Na tijelo pri slobodnom padu djeluje Zemlja stalnom silom. Silu kojom Zemlja djeluje na neko tijelo nazivamo težinom (FG). S obzirom da je jednoliko ubrzano kretanje posljedica djelovanja stalne sile, a kazali smo da je slobodan pad jednoliko ubrzano kretanje i da na njega, dakle, djeluje Zemlja stalnom silom, zaključujemo da je težina kao i svaka sila koja daje akceleraciju (F=ma) u ovom slučaju FG = mg.

Zadatak:
Kolika je težina tijela koje pri uticaju sile od 4N prijeđe 80cm za 2s? Tijelo je prije djelovanja sile mirovalo.

Rješenje:

Elastična sila

Uzmimo primjer da napnemo luk kako bismo ispalili strijelu, tada elastična sila nastoji vratiti luk u prvobitan oblik. Mi djelujemo silom jednakog iznosa ali suprotne orjentacije i držimo luk napetim. Kada maknemo ruku, elastična sila vraća luk u početno stanje i djeluje na strijelu dajući joj akceleraciju. Luk je, dakle, obavio rad na strijeli i taj rad se pretvorio u povećanu kinetičku energiju strijele. Luk je mogao obaviti rad jer je zbog djelovanja elastične sile imao elastičnu potencijalnu energiju.
Elastična sila je sila koja napeti luk ili rastegnutu oprugu vraća u prvobitan oblik nakon što ih pustimo.

Uteg obješen na dinamometar, prikazan na slici, miruje zbog toga što je sila teže koja djeluje na uteg, uravnotežena sa elastičnom silom jednakog iznosa ali suprotne orjentacije. Ako uteg zamjenimo drugim, manje ili veće mase, pazeći pri tome da je težina utega u mjernom području dinamometra, elastična sila će ponovo uravnotežiti silu teže i uteg će opet mirovati. Pritom će se produženje opruge dinamometra mijenjati proporcionalno vanjskoj sili koja na oprugu djeluje.

Elastična sila je upravo proporcionalna produženju, odnosno skraćenju opruge (s).

Fe=k⋅s

k - konstanta elastičnosti opruge

Ako dvije opruge rastežemo jednakim silama, veću konstantu ima ona opruga koja se pritom manje rastegne.
Jedinica konstante elastičnosti opruge je Nm-1 ili kgs-2.

Oprugu rastežu dvije sile koje potiču od dvaju tijela. Zato se i elastična sila, kao posljedica rastezanja opruge, javlja s hvatištima na krajevima opruge, djelujući na oba tijela koja je rastežu.

« Previous Next »