1. Az inerciarendszer fogalma

    2. A testek mozgásának leírásához vonatkoztatási rendszerre van szükség. A vonatkoztatási rendszernek két fajtája van:

    • tehetetlenségi rendszer, másképpen inerciarendszer,
    • gyorsuló vonatkoztatási rendszer.

    Inerciarendszer fogalma

    Inerciarendszernek nevezünk minden olyan vonatkoztatási rendszert, amelyben egy test mozgásállapotának megváltoztatásához erőre van szükség.
    • Az inerciarendszerek egyenértékűek. Ez azt jelenti, hogy egy jelenség függetlenül attól, hogy melyik inerciarendszerhez viszonyítva írjuk le, azonos módon játszódik le.
    • Minden inerciarendszer egymáshoz képest nyugalomban van, vagy egyenes vonalú egyenletes mozgást végez. Ezt a gondolatot Galilei fogalmazta meg.

    Gyorsuló vonatkoztatási rendszer

    • Az olyan vonatkoztatási rendszert, amelyben külső erő nélkül is megváltozhat a test mozgásállapota, gyorsuló vonatkoztatási rendszernek nevezzük.
    • Ilyen vonatkoztatási rendszerben a nyugalom dinamikai leírásához tehetetlenségi erőket kell alkalmazni.
  2. Newton I. törvénye

    3. A tehetetlenség a testek elidegeníthetetlen tulajdonsága. Annak a testnek a nagyobb a tehetetlensége, amely sebességének megváltoztatásához nagyobb erőre van szükség.

    A testek mozgásállapotának megváltoztatásához inerciarendszerben erőre van szükség. Ezt fogalmazta meg Newton az első törvényében.

    Minden test megtartja nyugalmi állapotát, vagy egyenes vonalú egyenletes mozgását, amíg arra egy másik test vagy mező erőt nem gyakorol.
  3. Newton II. törvénye

    4. A második törvény a mozgásállapot-változás és az erő kapcsolatát fogalmazza meg.

     

    Az erő megegyezik a lendületváltozás sebességével.

    Állandó tömeg esetén a törvény másképp is megfogalmazható.

    A testre ható erő egyenesen arányos az általa létrehozott gyorsulással, az arányossági tényező a tömeg.


  4. Newton III. törvénye

    5. Ha A test erőt gyakorol a B testre, akkor a B test is erőt gyakorol az A testre. A két erő egyenlő nagyságú, közös hatásvonalú, de ellentétes irányú.

    Mivel az erő és az ellenerő mindig különböző testekre hat, nem lehet őket összegezni.

     

  5. Erők szuperpoziciójának elve

    6. Ha a testre egyidejűleg több erő hat, akkor a test úgy viselkedik, mintha rá csak egyetlen erő hatna az erők vektori eredője.

  6. Különböző mozgások dinamikai feltétele

    7. Különböző mozgások dinamikai feltétele Newton II. törvényéből levezethető.

    1. Egyenes vonalú egyenletes mozgás

      2. Ha egy állandó tömegű test egyenes vonalú egyenletes mozgást végez, akkor annak gyorsulása nulla.

      m
      a
      álandó
      nulla
      nulla

      Egyenes vonalú egyenletes mozgás dinamikai feltétele, hogy a testre ne hasson erő vagy a testre ható erők eredője nulla legyen.

    2. Egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás

      3. Egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás esetén a gyorsulás nagysága és iránya állandó.

      m
      a
      állandó
      nagyság
      irány
      nagyság
      irány
      állandó
      állandó
      állandó
      állandó

      Egyenes vonalú egyenletesen változó mozgás dinamikai feltétele, hogy a testre állandó nagyságú és irányú eredőerő hasson.

    3. Egyenletes körmozgás

      4. Egyenletes körmozgás esetén a centripetális gyorsulás nagysága állandó iránya minden pillanatban a kör középpontja felé mutat.

      m

      acp

      cp

      állandó
      nagyság
      irány
      nagyság
      irány
      állandó
      kör középpontja felé mutat
      állandó
      kör középpontja felé mutat

      Egyenletes körmozgást akkor végez egy test, ha a ráható erők eredője állandó nagyságú, és iránya minden pillanatban a kör középpontja felé mutat.

    4. Egyenletesen változó körmozgás

      5. Pontszerű test egyenletesen változó körmozgásához olyan eredő erő szükséges, amely két komponensből áll.

      1. Érintő irányú erő:
        • a pálya menti sebességet változtatja,
        • nagysága állandó,
        • iránya mindig érintő irányú.
      2. Centripetális erő:
        • körpályán való maradáshoz szükséges erő,
        • nagysága az idő négyzetével arányosan változik,
        • iránya mindig sugár irányú.

      Az eredő erőt Pitagorasz-tétellel számoljuk ki.

      		 Fé = m ∙ aé = m ∙ r ∙ β = áll.
      (aé = r ∙ β)
      Fcp = m ∙ acp = m ∙ ωt2 ∙ r = m ∙ r ∙ β2 ∙ t2 = változó
      (mert t változik!)


    5. Forgómozgás

      6. Tengellyel rendelkező merev test forgómozgásának dinamikai feltétele, hogy a testre olyan forgatónyomaték hasson, ami arányos a szöggyorsulással, az arányossági tényező a tehetetlenségi nyomaték.

    6. Harmonikus rezgőmozgás

      7. Harmonikus rezgőmozgás létrejöttének dinamikai feltétele, hogy a testre olyan eredőerő hasson, ami a kitéréssel arányos, de vele ellentétes irányú.

      • Rezgőmozgás esetén a test gyorsulása a kitéréssel arányos, de vele ellentétes irányú.
      • Így:
        • Az szorzat a rugóállandó, amelyet D-vel jelölünk.

  7. Fizikatörténeti vonatkozás

    8. Newton, Sir Isaac (1642-1727)
    Angol fizikus, matematikus, csillagász, filozófus, alkimista

    Angol fizikus, matematikus.
    1642-ben született, 1727-ben halt meg.
    Kisbirtokos fia. Apja még születése előtt meghalt.

    18 évesen került Cambridge-be. Az egyetemet 1665-ben bezárták pestisjárvány miatt. Newton ekkor szülőfalujában folytatta munkáját. Felfedezte a binomiális tételt, a diferenciálszámítást, a színekről írt szakdolgozatot.

    A járvány elmúltával visszakerült az egyetemre, de már tanárként. A fényről  tartott előadásai nyomán készült el az Optika c. művének első kötete.
    1671-ven mutatta be a Királyi Társaság tagjainak tükrös távcsövét. Óriási sikert aratott, sőt taggá is választották. 1672-ben egy dolgozatot is készített a fényről és a színekről. Ezt általában kedvezően fogadták, csak Hooke mondott róla lesújtó véleményt. Legjelentősebb műve a PRINCIPIA. Ebben írja le három törvényét. Itt fejti ki álláspontját a gravitációs kölcsönhatásról. Nézetét a Holdnak és a Jupiter holdjának mozgásával bizonyította. Ez a könyv nemzetközi hírt szerzett Newtonnak.

    • 1703-tól a Királyi Társaság elnöke volt.
    • 1704-ben jelent meg az Optika átdolgozott kiadása.
    • 1705-ben Anna királynő lovaggá ütötte.
    • 1706-ban megjelent az Optika latin fordítása.