Mechanika: kinematika, dinamika, statika és megmaradási törvények
Ez a szakasz a mechanika érettségi anyagát fogja át: a kinematika mozgásleírását, a dinamika erőtörvényeit, a statika egyensúlyi feltételeit és a megmaradási törvényeket. A vizsgán számolás, grafikonértelmezés és rövid indoklás egyaránt szerepelhet, ezért a képletek mellett a fizikai helyzet értelmezése dönt.
Kulcsszabályok
- Egyenletesen gyorsuló mozgásnál v = v0 + at, s = v0t + at²/2, v² = v0² + 2as; az előjelet a kijelölt pozitív irány adja.
- Newton II. törvénye: ΣF = ma. Súrlódásnál Fs = μN, iránya a relatív csúszás ellenkezője.
- Statikában ΣF = 0 és ΣM = 0; a forgatónyomatékot ugyanarra a pontra kell felírni, a kar merőleges távolság.
- Zárt rendszerben a lendület és a mechanikai energia megmarad; ütközésnél a lendület mindig, a mozgási energia csak rugalmas ütközésnél marad meg.
Mintapélda
Egy 2,0 kg tömegű test súrlódás nélkül csúszik le egy 5,0 m magas lejtőről. Mekkora sebességgel ér az aljára? A mechanikai energia megmarad: mgh = ½mv², a tömeg kiesik, így v = √(2gh) = √(2·9,81·5,0) ≈ 9,9 m/s. Ellenőrzés: a helyzeti energia 2,0·9,81·5,0 ≈ 98 J, a mozgási energia ½·2,0·9,9² ≈ 98 J. Ha a lejtőn súrlódás van, a súrlódási munka hővé alakul, ezért a sebesség kisebb lesz.
Csapdák
- A lendület vektormennyiség; előjelhiba ütközésnél gyakori.
- Ferde felületen a nyomóerő nem mg, hanem mg·cosα, ezért a súrlódás sem μmg.
- A forgatónyomatéknál nem a rúd hossza, hanem a forgásponttól mért merőleges kar számít.
- Az energiamegmaradás csak konzervatív erők esetén használható közvetlenül.