Klassische Mechanik verstehen - Gunook

Klassische Physik ist das Studium der Bewegung, der Projektile, der Riemenscheiben und der Planeten. Es befasst sich hauptsächlich mit der Bewegung großer Objekte durch den Raum mit relativ geringer langsamer Geschwindigkeit. Die klassische Physik befasst sich mit der Mechanik der Bewegung eines Objekts als Reaktion auf eine Kraft. Aus diesem Grund wird die klassische Physik oft einfach als Mechanik oder Kinematik bezeichnet.

Schritte

Teil 1 von 3: Das Newtonsche Bewegungs- und Erhaltungsgesetz lernen

Schritt 1. Definieren Sie das erste Newtonsche Bewegungsgesetz

Das erste Newtonsche Gesetz sagt uns, dass sich jedes Objekt in Bewegung mit der gleichen Geschwindigkeit in dieselbe Richtung bewegt, es sei denn, eine andere Kraft wirkt auf es ein, um seine Bewegung zu ändern. Wenn ein Objekt stationär ist, bleibt es stationär.

Dieses erste Gesetz wird manchmal als Trägheitsgesetz bezeichnet.
Dieses Gesetz besagt, dass sich ein Objekt mit konstanter Geschwindigkeit (Geschwindigkeit und Richtung) bewegt, es sei denn, es wirkt eine von Null verschiedene (unausgeglichene) Nettokraft darauf. Auf ein Objekt, das sich nicht bewegt, wirkt eine Nettokraft von Null.

Schritt 2. Verstehen Sie das zweite Bewegungsgesetz von Newton

Wenn die auf ein Objekt wirkende Kraft zunimmt, nimmt die Beschleunigung des Objekts zu. Kraft allein bestimmt nicht die Beschleunigung eines Objekts; Auch die Masse des Objekts spielt eine entscheidende Rolle. Je größer die Masse eines Objekts ist, desto langsamer beschleunigt es.

Diese Beziehung lässt sich mit der Formel F = ma erklären, wobei „F“die auf das Objekt wirkende Kraft, „m“die Masse des Objekts und „a“die Beschleunigung des Objekts ist.
Eine andere Möglichkeit, über dieses Gesetz nachzudenken, ist, dass ein Objekt nicht beschleunigt wird, es sei denn, es wirkt eine unausgeglichene (oder Netto-) Kraft auf es ein.

Schritt 3. Lernen Sie Newtons drittes Bewegungsgesetz

Das dritte Gesetz besagt, dass jede Aktion eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion hat. Wenn eine Kraft auf ein Objekt einwirkt, gibt es eine Kraft von genau der gleichen Größe, die in die entgegengesetzte Richtung zur ursprünglichen Kraft zurückstößt.

Wenn Sie sich zum Beispiel auf eine Bank setzen, üben Sie eine nach unten gerichtete Kraft auf die Bank aus, aber die Bank übt eine gleiche nach oben gerichtete Kraft auf Sie aus.
Dieses Gesetz besagt, dass alle Kräfte paarweise auftreten.

Schritt 4. Kennen Sie die Gesetze der Energieerhaltung, des Impulses und des Drehimpulses

Der Energieerhaltungssatz besagt, dass „Energie weder erzeugt noch vernichtet werden kann“. Mit anderen Worten, die Energie bleibt in einem isolierten System konstant. Das gleiche gilt für Impuls und Drehimpuls: In einem isolierten System bleiben Impuls und Drehimpuls konstant.

Es ist wichtig zu beachten, dass ein isoliertes System eines ist, auf das keine äußeren Kräfte einwirken. In Wirklichkeit existiert ein isoliertes System nicht wirklich, aber es ist ein nützliches Modell, um die Grundprinzipien der physikalischen Naturgesetze zu beschreiben

Teil 2 von 3: Die Bewegung von Objekten verstehen

Schritt 1. Studieren Sie die Ableitung der Grundgleichungen

Es gibt vier Grundgleichungen, die die Bewegung eines Objekts in Bezug auf Zeit (t), Geschwindigkeit (v_F: Endgeschwindigkeit; v_ich: Anfangsgeschwindigkeit), Beschleunigung (a) und Verschiebung (d). Diese sind als kinematische Gleichungen bekannt und können auf verschiedene Weise neu angeordnet werden, um die gewünschte Variable aufzulösen. Die Fähigkeit, diese Gleichungen selbst abzuleiten, wird Ihr Verständnis dieser Konzepte festigen.

Bauen Sie zu Hause einige grundlegende Physiklabore nach und versuchen Sie, die Gleichungen aus den gesammelten Daten abzuleiten.
Die grundlegenden kinematischen Gleichungen sind:
- d = v_icht + ½at²
- v_F² = v_ich² + 2ad
- v_F = v_ich + um
- d = (v_ich + v_F)/2 * t

Schritt 2. Definieren Sie einen Vektor

Ein Vektor ist eine in der Mathematik und Physik häufig verwendete Größe, die sowohl eine Größe als auch eine Richtung hat. Die Größe definiert die „Länge“der Bewegung. Wenn man von Geschwindigkeit spricht, ist die Größe die Geschwindigkeit, mit der sich das Objekt bewegt. Die Richtung, in die sich das Objekt bewegt, definiert die zweite Komponente des Vektors, die Richtung.

Wenn sich Objekte bewegen, bewegen sie sich im Allgemeinen mit einer bestimmten Geschwindigkeit in eine Richtung. Sie können sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen oder beschleunigen, aber in jedem Fall soll die Bewegung sowohl eine Größe als auch eine Richtung haben; daher ist seine Bewegung ein Vektor

Schritt 3. Zeichnen Sie Diagramme des Problems

Physik kann sehr abstrakt sein, aber der beste Weg, um an die Wurzel des Problems zu gelangen, besteht darin, es herauszuziehen. Skizzieren Sie ein grundlegendes Bild dessen, was bei dem beschriebenen Problem passiert, und fügen Sie dann alle vorhandenen Kräfte hinzu.

Kräfte sind Vektoren, also denken Sie daran, sie mit einem Pfeil mit Betrag und Richtung zu zeichnen.
Vergessen Sie nicht die unsichtbaren Kräfte wie die Schwerkraft, die Reibungskraft und die Normalkraft (die Kraft, die auf einen darauf ruhenden Gegenstand wirkt).

Schritt 4. Üben Sie mit einigen Beispielen

Der beste Weg, etwas zu lernen, ist, direkt einzutauchen. Versuchen Sie sich an einigen grundlegenden Problemen, um Ihr Verständnis zu überprüfen. Um ein Problem zu lösen, zeichne das Diagramm, schreibe die Gegebenen auf, bestimme, wonach du auflöst und wende die richtige Gleichung an, um deine Unbekannte zu lösen.

Beispiel: Ermitteln Sie die Distanz, die ein mit 25 m/s fahrendes Auto benötigt, um mit einer Beschleunigung von -9 m/s. zum Stehen zu kommen².
Skizziere ein Bild des Autos und zeichne Pfeile, um die Fahrtrichtung darzustellen.
Schreiben Sie die Bekannten auf: v_F = 0 m/s, v_ich = 25 m/s, a = -9 m/s², d = ?
Identifizieren Sie die relevante Gleichung: v_F² = v_ich² + 2ad
Stecken Sie die Bekannten ein: 0² = 25² + 2(-9)(d)
Nach d auflösen: d = (0² - 25²)/-18 = 34,72 m
Das Auto legte 34,72 Meter zurück, bevor es anhielt.

Teil 3 von 3: Erweitern Sie Ihr Wissen

Schritt 1. Lesen Sie ein Physiklehrbuch für Anfänger

Wenn du wirklich in die klassische Physik eintauchen willst, kauf dir ein Anfängerlehrbuch und fang an zu lesen. Das bloße Lesen der Konzepte wird nicht ausreichen, um sie wirklich zu verstehen. Sie müssen auch die Beispielaufgaben wiederholen und einige der Fragen am Ende jedes Kapitels ausprobieren.

Nehmen Sie sich die Zeit, die Ableitungen der grundlegenden Bewegungsgleichungen zu verarbeiten und wirklich zu verstehen, warum sie funktionieren, bevor Sie zum nächsten Konzept übergehen

Schritt 2. Nehmen Sie an einem Online-Physikkurs teil

Das alleinige Lesen eines Lehrbuchs reicht möglicherweise nicht aus, um die gewünschten Kenntnisse in Physik zu erlangen. Es gibt viele offene Kursunterlagen und Online-Kurse, die Sie in Bezug auf Physik belegen können. Viele dieser Kurse haben Aufgaben, um Ihr Verständnis zu überprüfen, und Foren, um die Arbeit zu diskutieren.

Diese Arten von Kursen lassen sich auch leicht in Ihren Zeitplan integrieren, da Sie das Material bearbeiten können, wenn Sie Zeit haben

Schritt 3. Experimentieren Sie und lösen Sie Übungsaufgaben, um Ihr Verständnis zu überprüfen

Physik ist ein Fach, das am besten durch praktische Aktivitäten und das Lösen von praktischen Problemen erlernt wird. Führen Sie einige grundlegende Experimente durch und sehen Sie, ob Sie die Gleichungen basierend auf Ihren Daten ableiten können. Beantworten Sie alle Fragen am Ende jedes Kapitels und überprüfen Sie Ihre Lösungen.

Suchen Sie online nach mehr Problemsätzen nach Konzepten, die problematischer sind als andere.
Physik baut auf sich selbst auf. Machen Sie also weiterhin Übungsaufgaben, bis Sie das Gefühl haben, das Konzept zu beherrschen, bevor Sie zum nächsten übergehen.

Schritt 4. Melden Sie sich für einen Physik-Grundkurs an einer örtlichen Hochschule an

Wenn Sie am besten in einem Klassenzimmer arbeiten, sehen Sie sich die Kurse an, die an Ihrem örtlichen Community College verfügbar sind. Wählen Sie einen Kurs mit einem gut bewerteten Professor zu einer Zeit, die gut in Ihren Zeitplan passt. Einen Kurs zu belegen, nur weil Sie neugierig auf den Stoff sind, kann wirklich Spaß machen und Sie werden sich eher auf die Arbeit konzentrieren und das Thema wirklich lernen.