Mekanik FK2002m. Repetition

Relevanta dokument
Mekanik FK2002m. Rotation

Övningstenta Svar och anvisningar. Uppgift 1. a) Hastigheten v(t) får vi genom att integrera: v(t) = a(t)dt

university-logo Mekanik Repetition CBGA02, FYGA03, FYGA07 Jens Fjelstad 1 / 11

Repetion. Jonas Björnsson. 1. Lyft ut den/de intressanta kopp/kropparna från den verkliga världen

Mekanik FK2002m. Kinetisk energi och arbete

SG1108 Tillämpad fysik, mekanik för ME1 (7,5 hp)

Stelkroppsmekanik partiklar med fixa positioner relativt varandra

Arbete och effekt vid rotation

7,5 högskolepoäng. Provmoment: tentamen Ladokkod: TT081A Tentamen ges för: Högskoleingenjörer årskurs 1. Tentamensdatum: Tid:

Basala kunskapsmål i Mekanik

7,5 högskolepoäng. Provmoment: tentamen. Tentamen ges för: Högskoleingenjörer årskurs 1. Tentamensdatum: Tid:

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Mekanik FK2002m. Kinematik i flera dimensioner

= v! p + r! p = r! p, ty v och p är dt parallella. Definiera som en ny storhet: Rörelsemängdsmoment: H O

Lösning. (1b) θ 2 = L R. Utgå nu från. α= d2 θ. dt 2 (2)

Mekanik FK2002m. Potentiell energi och energins bevarande

KUNGL TEKNISKA HÖGSKOLAN INSTITUTIONEN FÖR MEKANIK Richard Hsieh, Karl-Erik Thylwe

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

GÖTEBORGS UNIVERSITET Institutionen för fysik LÖSNINGAR TILL TENTAMEN I MEKANIK B För FYP100, Fysikprogrammet termin 2

9.1 Kinetik Rotation kring fix axel Ledningar

" e n och Newtons 2:a lag

3. Om ett objekt accelereras mot en punkt kommer det alltid närmare den punkten.

LEDNINGAR TILL PROBLEM I KAPITEL 4

.4-6, 8, , 12.10, 13} Kinematik Kinetik Kraftmoment Vektorbeskrivning Planetrörelse

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM521 och 520)

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Mekanik I Newtonsk mekanik beskrivs rörelsen för en partikel under inverkan av en kraft av

KOMIHÅG 10: Effekt och arbete Effekt- och arbetslag Föreläsning 11: Arbete och lagrad (potentiell) energi

Relativistisk kinematik Ulf Torkelsson. 1 Relativistisk rörelsemängd, kraft och energi

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Obs: Använd vektorstreck för att beteckna vektorstorheter. Motivera införda ekvationer!

Kapitel extra Tröghetsmoment

Härled utgående från hastighetssambandet för en stel kropp, d.v.s. v B = v A + ω AB

Vågrörelselära och optik

Stela kroppens plana rörelse; kinetik

Uppgift 3.5. Vi har att: a = dv dt enligt definitionen. Med vårt uttryck blir detta: dt = kv2. Vi separerar variablerna: v 2 = kdt

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Textil mekanik och hållfasthetslära

1. Stela kroppars mekanik

9, 10. TFYA15 Fysikaliska modeller VT2019 Partikelkinetik-energi Magnus Johansson,IFM, LiU

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Miniräknare, passare, gradskiva och linjal. 50 poäng

Möjliga lösningar till tentamen , TFYY97

Tentamen i Mekanik SG1102, m. k OPEN. Problemtentamen

" e n Föreläsning 3: Typiska partikelrörelser och accelerationsriktningar

Kollisioner, impuls, rörelsemängd kapitel 8

Om den lagen (N2) är sann så är det också sant att: r " p = r " F (1)

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM520)

Lösningsförslat ordinarie tentamen i Mekanik 2 (FFM521)

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM520)

Repetition Mekanik, grundkurs

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM520)

Teknik för avancerade datorspel: Fysik Ht2009

TSBK10 Teknik för avancerade datorspel: Fysik Föreläsning 6-8 (ht2005)

TFYA15 Fysikaliska modeller (8hp) Kursinformation vt2, 2014

LEDNINGAR TILL PROBLEM I KAPITEL 14. Kroppen har en rotationshastighet. Kulan P beskriver en cirkelrörelse. För ren rotation gäller

Tentamen i Mekanik SG1130, baskurs P1. Problemtentamen

Tentamen i SG1140 Mekanik II. Problemtentamen

NEWTONS 3 LAGAR för partiklar

Introduktion till Biomekanik, Dynamik - kinetik VT 2006

Tentamen i Mekanik SG1102, m. k OPEN m fl. Problemtentamen OBS: Inga hjälpmedel förutom rit- och skrivdon får användas!

Physics Handbook. Oktober K. Delemittansen I, (W/mm 2 )/nm 5000 K 4000 K 3000 K

6.3 Partikelns kinetik - Härledda lagar Ledningar

Problemtentamen. = (3,4,5)P, r 1. = (0,2,1)a F 2. = (0,0,0)a F 3. = (2,"3,4)P, r 2

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM520)

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM520)

Newtons 3:e lag: De par av krafter som uppstår tillsammans är av samma typ, men verkar på olika föremål.

Tentamen i Mekanik - Partikeldynamik TMME08

Miniräknare, passare och linjal. 50 poäng

II. Partikelkinetik {RK 5,6,7}

Tentamen Mekanik F del 2 (FFM521 och 520)

Fuglesangs skiftnyckel och Möten i rymden. Jan-Erik Björk och Jan Boman

Institutionen för Fysik och Astronomi! Mekanik HI: Rotationsrörelse

Mekanik FK2002m. Kraft och rörelse II

FÖRBEREDELSER INFÖR DELTENTAMEN OCH TENTAMEN

Föreläsning 1. Vektorer (Kapitel 2) Kinematik i en dimension ( Kapitel 3) Definition Addition Subtraktion Enhetsvektorer Skalärprodukt Vektorprodukt

undanträngda luften vilket motsvarar Flyft kraft skall först användas för att lyfta samma volym helium samt ballongens tyngd.

Omtentamen i Mekanik I SG1130, grundkurs för CMATD och CL. Problemtentamen

GÖTEBORGS UNIVERSITET Institutionen för fysik LÖSNINGAR TILL TENTAMEN I MEKANIK B För FYP100, Fysikprogrammet termin 2

Mekanik F, del 2 (FFM521)

Inlupp 3 utgörs av i Bedford-Fowler med obetydligt ändrade data. B

9.2 Kinetik Allmän plan rörelse Ledningar

7,5 högskolepoäng. Provmoment: tentamen Ladokkod: TT081A Tentamen ges för: Högskoleingenjörer årskurs 1. Tentamensdatum: Tid:

Tentamen i Mekanik I SG1130, baskurs P1 och M1. Problemtentamen OBS: Inga hjälpmede förutom rit- och skrivdon får användas!

Kursinformation Mekanik f.k. TMMI39

2 NEWTONS LAGAR. 2.1 Inledning. Newtons lagar 2 1

Lösningsskiss för tentamen Mekanik F del 2 (FFM521/520)

Lösningar till problemtentamen

Tentamen i Mekanik för D, TFYY68

Tentamensskrivning i Mekanik, Del 2 Dynamik för M, Lösningsförslag

LÖSNINGAR TENTAMEN MEKANIK II 1FA102

LEDNINGAR TILL PROBLEM I KAPITEL 4

Repetition Mekanik Fy2 Heureka 2: kap. 2, 3.1-3, version 2016

Tentamen i Mekanik SG1102, m. k OPEN. Problemtentamen

Mekanik FK2002m. Kraft och rörelse I

Harmonisk oscillator Ulf Torkelsson

Transkript:

Mekanik FK2002m Föreläsning 12 Repetition 2013-09-30 Sara Strandberg SARA STRANDBERG P. 1 FÖRELÄSNING 12

Förflyttning, hastighet, acceleration Position: r = xî+yĵ +zˆk θ = s r [s = θr] Förflyttning: r = r 2 r 1 θ = θ 2 θ 1 Medelhastighet: v avg = r t Momentanhastighet: v = d r dt ω avg = θ t ω = dθ dt [v = ωr] Medelacceleration: a avg = v t α avg = ω t Momentanacceleration: a = d v dt = d2 r dt 2 [a t = αr] [a r = v2 r = ω2 r] α = dω dt = d2 θ dt 2 SARA STRANDBERG P. 2 FÖRELÄSNING 12

Rörelseekvationer vid konstant acceleretation x = x 0 +v 0 t+ 1 2 at2 v = v 0 +at v 2 = v0 2 +2a(x x 0 ) x = x 0 + 1 2 (v 0 +v)t x = x 0 +vt 1 2 at2 θ = θ 0 +ω 0 t+ 1 2 αt2 ω = ω 0 +αt ω 2 = ω0 2 +2α(θ θ 0 ) θ = θ 0 + 1 2 (ω 0 +ω)t θ = θ 0 +ωt 1 2 αt2 SARA STRANDBERG P. 3 FÖRELÄSNING 12

Specialfall Fritt fall: Vertikal acceleration är a y = g. y = y 0 +v 0 t 1 2 gt2 Projektilrörelse: Horisontell acceleration är a x = 0 och vertikal acceleration är a y = g. x = x 0 +(v 0 cosθ 0 )t y = y 0 +(v 0 sinθ 0 )t 1 2 gt2 Alla ekvationer på förra sidan gäller med a x = 0 och a y = g. SARA STRANDBERG P. 4 FÖRELÄSNING 12

Likformig cirkulär rörelse Ett föremål som rör sig i en cirkelbana accelererar för att hålla sig kvar i banan (hastigheten byter riktning). Centripetalaccelerationen ges av: a = v2 r Accelerationen kommer av en centripetalkraft: F = mv2 r Ursprunget för själva kraften varierar (friktion för en bil i en kurva, snörkraft för en slunga, gravitation för en satellit). SARA STRANDBERG P. 5 FÖRELÄSNING 12

Friktion Statisk friktionskraft: f s,max = µ s F N Storleken matchar alltid den motriktade kraften, men kan max vara f s,max. Kinetisk friktionskraft: f k = µ k F N SARA STRANDBERG P. 6 FÖRELÄSNING 12

Energi och arbete Kinetisk energi: Arbete vid konstant kraft: K = 1 2 mv2 W = F d Arbete vid variabel kraft: W = rf r i dw = xf x i Arbete och kinetisk energi: F(x)dx+ yf y i F(y)dy + zf z i F(z)dz K = W Arbete utfört av gravitationskraften: W g = mgdcosφ (φ vinkel mellan F g och d) Arbete utfört av fjäderkraften: W s = 1 2 kx2 SARA STRANDBERG P. 7 FÖRELÄSNING 12

Konservativa och icke-konservativa krafter En kraft är konservativ om arbetet som den utför på en partikel som rör sig i en sluten bana är noll. En kraft är icke-konserativ om det inte gäller. Gravitationskraften och fjäderkraften är konservativa. Friktionskraften är icke-konservativ. SARA STRANDBERG P. 8 FÖRELÄSNING 12

Potentiell energi Ändring i potentiell energi (konservativ kraft): U = W = xf x i F(x)dx Gravitationell potentiell energi: U(y) = mgy (U(y = 0) = 0) Potentiell energi hos en fjäder: U(x) = 1 2 kx2 (U(x = 0) = 0) SARA STRANDBERG P. 9 FÖRELÄSNING 12

Mekanisk energi - isolerat system, konservativa krafter Vet nu att K = W = U (bara sant för konservativa krafter). Kallar K + U = E mec (= 0). Mekanisk energi är summan av kinetisk och potentiell energi: E mec = K +U I ett isolerat system, där bara konservativa krafter verkar inom systemet, är den mekaniska energin bevarad: K 2 +U 2 = K 1 +U 1 SARA STRANDBERG P. 10 FÖRELÄSNING 12

Energins bevarande Om en extern kraft verkar på systemet och utför ett arbete gäller: W = E = E mec + E th + E int Om systemet är isolerat är W = 0, och: E mec + E th + E int = 0 Om systemet är isolerat och bara konservativa krafter verkar: E mec + E int = 0 SARA STRANDBERG P. 11 FÖRELÄSNING 12

Effekt Medeleffekt: Momentaneffekt: För rotation: P avg = W t = E t P = dw dt P = dw dt = de dt = τω SARA STRANDBERG P. 12 FÖRELÄSNING 12

Rörelsemängd och impuls Rörelsemängd: p = m v Impuls: J = p = tf t i F(t)dt Om inga externa krafter verkar på ett system är rörelsemängden bevarad: P i = P f SARA STRANDBERG P. 13 FÖRELÄSNING 12

Kollisioner I en inelastisk kollision är rörelsemändgen bevarad: p 1i + p 2i = p 1f + p 2f I en elastisk kollision är också den kinetiska energin bevarad: K 1i +K 2i = K 1f +K 2f För en ellastisk kollision i en dimension gäller: v 1f = m 1 m 2 m 1 +m 2 v 1i v 2f = 2m 1 m 1 +m 2 v 1i SARA STRANDBERG P. 14 FÖRELÄSNING 12

Kollisioner Ett systems masscentrum ges av: r com = 1 M n m i r i i=1 Masscentrums hastighet v com hos ett isolerat system av två partiklar som kolliderar påverkas inte av kollisionen. P = p 1i + p 2i = M v com SARA STRANDBERG P. 15 FÖRELÄSNING 12

Rotation Tröghetsmoment: I = m i r 2 i I = r 2 dm Kinetisk energi: K = 1 1 Iω2 Parallellaxelteoremet: I = I com +Mh 2 Vridmoment: τ = r F τ = rf = r F = rf sinφ Arbete: W = θf τdθ θ i SARA STRANDBERG P. 16 FÖRELÄSNING 12

Rullning Hastighet och acceleration: v com = ωr a com = αr Kinetisk energi: K = 1 2 I comω 2 + 1 2 Mv2 com SARA STRANDBERG P. 17 FÖRELÄSNING 12

Rörelsemängdsmoment Röreslemängdsmoment: l = r p l = rmvsinφ = rmv = r mv För ett system av partiklar: L = n li i=1 Rörelsemängdsmoment för en stel kropp: L = Iω Rörelsemängdsmomentet är bevarat om det resulterande vridmomentet är noll. SARA STRANDBERG P. 18 FÖRELÄSNING 12

Relationer translation och rotation Translation Rotation Position x Vinkelposition θ Hastighet v = dx/dt Vinkelhastighet ω = dθ/dt Acceleration a Vinkelacceleration α = dω/dt Massa m Tröghetsmoment I Kraft F Vridmoment τ(= r F) Rörelsemängd p Rörelsemängdsmoment l(= r p) Rörelsemängd P(= pi ) Rörelsemängdsmoment L(= li ) Rörelsemängd P = M vcom Rörelsemängdsmoment L = Iω Arbete W = Fdx Arbete W = τdθ Kinetisk energi K = 1 2 mv2 1 Kinetisk energi 2 Iω2 Effekt (konstant F) P = Fv Effekt (konstant τ) P = τω Newtons andra lag Fnet = d P Newtons andra lag τ dt net = d L dt Bevarandelag P = konstant Bevarandelag L = konstant SARA STRANDBERG P. 19 FÖRELÄSNING 12

Newtons andra lag På linjär form: I termer av rörelsemängd: För ett system av partiklar: F net = m a F net = d p dt För rotationsrörelse: Med rörelsemängdsmoment: Hos ett system av partiklar: F net = M a com τ = Iα τ net = d l dt τ net = d L dt SARA STRANDBERG P. 20 FÖRELÄSNING 12

Jämvikt Vid statisk jämvikt är den resulterande externa kraften och vridmomentet noll: F net = 0 τ net = 0 SARA STRANDBERG P. 21 FÖRELÄSNING 12

Gravitation Newtons gravitationslag: F = G m 1m 2 r 2 Gravitionell acceleration: Gravitationell potentiell energi: a g = GM r 2 U = GMm r Flykthastighet: v = 2GM R SARA STRANDBERG P. 22 FÖRELÄSNING 12

Gravitation Keplers första lag: Alla planeter röt sig i elliptiska banor, med solen i en av fokuspunkterna. Keplers andra lag: En planet rör sig med en sådan hastighet att en linje som förbinder planeten med solen alltid sveper över en lika stor area på samma tid. Keplers tredje lag: Kvadraten av en planets period är proportionell mot kubiken på banans halva transversalaxel. ( ) 4π T 2 2 = r 3 GM Energi i planetbanor: U = GMm r K = GMm 2r E = GMm 2r eller E = GMm 2a SARA STRANDBERG P. 23 FÖRELÄSNING 12