1. Füüsika YFR AP
Arvo Mere

2. Viited kirjandusele
Saveljev, “FÜÜSIKA ÜLDKURSUS I, II osa” ,Valgus , Tallinn, 1978,
D. Halliday,R. Resnick, J. Walker.Fundamentals of Physics. 6th ed,Wiley 2001
Hudson, University Physics, Saunders College Publishing, 1990.
R. Serway, Physics, 4.ed ., Saunders College Publishing, 1996.
Alonso, M, Finn , Physics, Addison-Wesley, 1992.
Sügis 2009
YFR loeng

3. 1. Sissejuhatus 1.1 Füüsika aine
Füüsika on teadus. Teadus on tõsikindlate teadmiste süsteem
Uurib aine ja välja kõige üldisemaid omadusi ja liikumise seadusi.
Füüsika seadus, katse, hüpotees, mudel...
Kõik teised teadused kasutavad füüsika tulemusi...
Füüsika on tehnika alus ja arengu produkt...
Füüsika ei uuri ennustamist, hiromantiat, astroloogiat ...
Sügis 2009
YFR loeng

4. Füüsika valdkonnad
Sügis 2009
YFR loeng

5. Täiendusprintsiip
Niels Henrik David Bohr ( , Taani, Nobeli preemia 1922): Ükski uus teooria ei saa tekkida täiesti tühjale kohale. Vana teooria on uue teooria piirjuhtum. Nii on omavahel seotud erinevad valdkonnad. Puudub kindel piir valdkondade vahel.
Sügis 2009
YFR loeng

6. Mehaanika Uurib mehaanilist liikumist ja selle põhjusi.
Klassikaline mehaanika
Relativistlik mehaanika
Kvantmehaanika
Meie vaatame selles kursuses klassikalist mehaanikat.
See jaguneb:
Kinemaatika
Dünaamika
Staatika (on tugevusõpetuse kursuse sisu)
Sügis 2009
YFR loeng

7. 1.2. Ruum ja aeg Mateeria on kõik meid ümbritsev loodus.
Mateeria esineb aine ja välja kujul.
Ruum ja aeg on mateeria ja selle liikumise eksisteerimise ja iseloomustamise keskkond
Meie teadmiste ruumiline ja ajaline ulatus ja mõned pidepunktid.
1*10-15m aatomituum *10-23s elementaarosakeste muundumised
6,4*106m Maa raadius ,6*109a Maa vanus
7*108m Päikese raadius *1010 a Päikese vanus
1*1021m Linnutee galaktika *1010a Linnutee Galaktika vanus
1*1026m Universumi läbimõõt ,3*1010a Universumi vanus
Universumis on 1*1011 galaktikat
Universumis on 1*1080 prootonit ja nutronit
Galaktika mass on 1*1041 kg
Päikese mass on 1*1030 kg
Sügis 2009
YFR loeng

8. Ruumi ja aja omadused Relatiivsusteoorias aegruum
Kõige tähtsam omadus on homogeensus ehk ühetaolisus.
Ruumi homogeensus: iga punkt ruumis on füüsikaliselt samaväärne.
Aatom maal on samaväärne samasorti aatomiga Marsil.
Aja homogeensus: vabade objektide jaoks on kõik ajahetked samaväärsed.
Kui objekt pole vastastikmõjus ümbritsevate objektidega, siis iga ajahetke võib valida alghetkeks. Me loeme, et tänapäeval uuritud aatom käitus minevikus samamoodi.
Füüsikaline eksperiment on igas kohas ja igal ajahetkel ühesuguste tulemustega on seega teaduslik.
Aja ja ruumi homogeensus tagab teadmiste kogumise.
Relatiivsusteoorias aegruum
Sügis 2009
YFR loeng

9. 1.3. Aine ja väli Mateeria esineb kahel kujul: aine ja väli
Välja abil toimib vastastikmõju
AINE JA VÄLJA EKSISTEERIMISE ALUSEKS ON NN.
MAAILMAKONSTANTIDE VÄÄRTUS SELLISENA NAGU ME NEID TEAME.
Antroopsusprintsiip ehk otstarbekusprintsiip.
Universum peab olema niisugune, et temas saab evolutsiooni teatud etapil eksisteerida vaatleja.
Brandon Carter
Sügis 2009
YFR loeng

10. 1.4. Vastastikmõjud
Iseloomustab objektide seotust energia kaudu. Energia, mis tuleb kulutada kahe objekti lõplikuks lõhkumiseks
Interaktsiooni tüüp
Suhteline tugevus
Käitumine ruumis
Mõju kandja, osake
Tugev 1
1/r7
Gluuon
(π meson)
Elektro-
magnetiline
1/r2
Footon
m=0, spin=1
Nõrk
1*10-6
1/r5 - 1/r7
Vaheboson
m>80GeV, spinn=1
Gravi-
tatsiooniline
6*10-39
Graviton
M=0, spinn=2
Sügis 2009
YFR loeng

11. 2. Ainepunkti kinemaatika
Mudel on keha või nähtuse kirjeldamise lihtsustatud vahend, mis on varustatud matemaatiliste võrranditega. Mudel võimaldab kirjeldada füüsikalise objekti antud hetkel vajalikke omadusi tõsiteaduslikult.
Mehaanika mudelid.
Ainepunkt
Ainepunktide süsteem
Absoluutselt jäik keha.
Absoluutselt elastne keha.
Absoluutselt mitteelastne keha.
Sügis 2009
YFR loeng

12. 2.1. Ainepunkt, taustsüsteem, kohavektor ehk raadiusvektor, trajektoor, teepikkus, nihe.
Ainepunkt – keha mille mõõtmeid pole vaja arvestada
Taustsüsteem on targalt väljavalitud keha, millega on seotud koordinaadistik ja ajamõõtmise viis. Δs z
M(x 1,y 1,z 1)
Trajektoor
M(x 2,y 2,z 2) y
Nihe, x
teepikkus
Δs=Δs(t)
Sügis 2009
YFR loeng

13. 2.2. Hetkkiirus, keskmine kiirus, kiirendus, liikumiste sõltumatuse printsiip, liikumisvõrrand
Hetkkiirus on kohavektori muutumine ajaühikus ehk kohavektori tuletis aja järgi
ja on puutjasuunaline antud trajektoori punktis. 1 2 O
Keskmine kiirus nihke järgi
Sügis 2004
YFR loeng

14. Vähendades Δt, lähenduvad Δr ja Δs
Saime hetkkiiruse mooduli teepikkuse kaudu. Tähtis igapäevases elus. See on see, mida näitab auto spidomeeter. Nüüd saame ka keskmise kiiruse trajektoori pikkuse ehk läbikäidud tee järgi.
Üldjuhul teepikkus arvutatakse kui integraal.
Sügis 2004
YFR loeng

15. Ainepunkti asukoht on määratud kolme koordinaadiga ja punkti liikudes kujutavad need endast kolme ajast sõltuvat võrrandit. Need on liikumisvõrrandid. On üksteisest sõltumatud. Liikumiste sõltumatuse printsiip.
Koos annavad need kohavektori muutumise võrrandi, mis on kinemaatika põhivõrrand ehk liikumisvõrrand.
Sügis 2009
YFR loeng

16. Kiirendus See on kiiruse muutumise kiirus ajas Keskmine kiirendus
Hetkkiirendus
Kui meid huvitab ainult kiirendus piki trajektoori ja see on konstantne, siis:
Sügis 2009
YFR loeng

17. Kuidas saada liikumisvõrrand kiireneval liikumisel?
Oletame lihtsuse mõttes, et kiirendus on konstantne.
See on lihtne diferentsiaalvõrrand nihke suhtes, mis on peidetud veel kiiruse sisse. Ilmutame selle.
V0 on integreerimiskonstant, mille ilmutasime algtingimustest, võttes aja hetke nulliks. Sellest indeks null.
Sügis 2009
YFR loeng

18. Eraldame muutujad ja taastame vektorid
Mõnikord on vaja liikumisvõrrandit kujul, mis ei sisalda aega. Siis toimime järgmiselt.
Ei kasuta vektorkujul, et vältida edasistes teisendustes lubamatut vektoriga jagamist. Ellimineerime ülaltoodud võrranditest aja. Jagame võrrandid omavahel. Loeme kiirenduse konstantseks.
Eraldame muutujad ja taastame vektorid
Integreerime lõigul 0 -s ja v1 -v2
Sügis 2009
YFR loeng

19. Saime tuntud valemi juba gümnaasiumi ajast
Sügis 2009
YFR loeng

20. Vektori projektsioon teljel
2.3. Vektori projektsioon, skalaarkorrutis ja vektorkorrutis.
Vektori projektsioon teljel  x
Vektori projektsioon teljel on skalaar
Sügis 2009
YFR loeng

21. Vektorite skalaarkorrutis
On kommutatiivne
Sügis 2009
YFR loeng

22. Vektorite vektorkorrutis
Ei ole kommutatiivne
Geomeetriline tõlgendus 
Sügis 2009
YFR loeng

23. Vektori esitamine teljesuunaliste komponentide kaudu
Valime telgedel ühikvektorid . Leiame vektori projektsioonid telgedel. z y x
Sügis 2009
YFR loeng

24. Ühikvektor
On sageli vajaminev tegevus, et valmistada hetkel vajaliku suunaga vektorit.
Sügis 2009
YFR loeng