|
|
NJE HYRJE NE MEKANIKEN NJUTONIANE
nga Edward Kluk
Dickinson State University, Dickinson, faqja pershtatur nga Erion Spahiu, Appleti pershtatur nga Bejo Duka, Universiteti i Tiranes |

LEVIZJA HORIZONTALE E PREDHES
Nje hyrje teknike
Ky aplet modelon te gjitha llojet e levizjes se predhes me nxitim te vogel gravitacional dhe ben te mundur ne kohe levizjen e tyre. Nje levizje mund te filloje nga lartesia ne distancen 0 m. Kjo shpejtesi dhe drejtimi fillestar jane zgjedhur nga tre shenime ne kutite e zgjedhjes. Ne qofte se ne fillim eshte zgjedhur shenja "+", projeksioni i kendit te zgjedhur llogaritet sipas kahut te akrepave te ores nga vija horizontale e vijezuar. Perndryshe ajo llogaritet ne kah te kundert me akrepat e sahatit. Sa here qe objekti i kuq arrin kufirin e pamjes se fushes ai qendron dhe butoni Rivendos aktivizohet. Ky buton na lejon ne te ritregojme kushtet fillestare per levizjen e fundit. Butoni Pastro tregon kushtet fillestare per levizjen dhe ngjyros pamjen e fushes. Si perfundim, ne qofte se eshte gjurma e ngushte, nje objekt i ngushte eshte vizatuar ne pamjen e fushes.
Ne qofte se ju kaloni ne faqen tjeter, minimizoni brauserin, ose zbritni ne kete faqe duke humbur pamjen e fushes (ose pjese ne te) nga ekrani dhe me vone ktheheni tek ky aplet, pamja e fushes (ose pjese ne te) do te humbasin. Per te krijuar nje pamje boshe ne fushe shtypni butonin rivendos (ne qofte se ai eshte aktiv) dhe butonin pastro, ose butonin pastro ne qofte se butoni rivendos nuk eshte aktiv. Prandaj , ne qofte se ju doni te beni disa "experimente" dhe te krahasoni ata, ju lutemi mos humbisni pamjen e ketij apleti nga ekrani .
Pamja e fushes humbet gjithashtu edhe nese faqja eshte ringarkuar. Ringarkimi mund te shkaktoje edhe nje fillim jo te mire ne qofte se apleti ishte vendosur. Duke klikuar butonin pastro ose butonat pastro dhe rivendos pasi ky program ka mbaruar funksioni noraml i ketij apleti fillon.
Si mblidhen levizja horizontale dhe vertikale
Ne tani dime modelet matematike per renien e lire dhe levizjen pa ferkim ne planin horizontal te papershkueshem i cili eleminon terheqjen gravitacionale. Natyrshem ngrihet nje pyetje qe cfare do te ndodhe ne qofte se nje trup fillon me shpejtesi horizontale jozero pa mbeshtetjen e nje plani horizontal te papershkueshem? Nje eksperiment i thjeshte me nje trup qe rreshqet me shpejtesi te vogel horizontale ne tryeze tregon levizjen e trupit si nje kombinim i levizjes horizontale dhe asaj vertikale. Sic dihet, nuk eshte e mundur kohematje e sakte e kesaj lloj levizjeje pa paisje te teknologjise se larte sic eshte fotografimi i shpejte. Disa kamera fiksojne kohet midis fotove konsekutive dhe mund te perdoren per studimin e kesaj lloj levizjeje. Por me kamera te tilla eksperimenti tone do te ishte i komplikuar.
Kjo eshte me e thjeshte te kthehemi tek planetet tona fiktive me cdo nxitim te ulet gravitacional qe modelohet ne aplet. Ajo fillon me te gjitha te dhenat perjashtuar shpejtesine e cila duhet te jete 0.20 m/s. Kjo do te modeloje rastin e levizjes tone. Maten te gjithe intervalet e kohes duke levizur objektin e nevojshem te arrije secilen vije vertikale me pika ne menyre te nepasnjeshme nga pika e tij e fillimit. Keto vija te njepasnjeshme te vijezuara jane ne distance 1m nga njera tjetra. Si rrjedhim ne matjen e pare intervali i kohes mbulon 1m ne drejtimin horizontal, ne intervalin dyte 2 m, e keshtu me radhe. Nje distance totale e pershuar nga objekti per secilin interval eshte me e madhe sepse objekti leviz njekohesisht ne dy drejtime horizontal dhe vertikal. Vizatoni grafikisht distancen horizontale ne varesi te kohes dhe ju do te gjeni ekzakt te njejtin rezultat si per levizjen horizontale plane pa ferkim. Pikerisht, komponentja hoizontale e shpejtesise se objektit vH mbetet konsante dhe grafiku juaj eshte nje vije e drejte. Pjerresia e kesaj vije perfaqeson komponenten horizontale te shpejtesise te permendur me lart. Le te ndertojme nje sistem kartezian dy dimensional me origjine ne lartesine zero dhe zhvendosje zero e cila eshte ne cepin e majte poshte te ekranit, me boshtin x drejtuar horizontalisht ne te djathte dhe boshrin y te drejtuar lart. Atehere, ju duhet te konkludoni nga grafiku tuaj qe koha e kaluar t dhe kordinata x e objektit ne sistemin e referimit jepen nga formula qe vijon
x = vH t ,
duke perfaqesuar nje levizje e njetrajtshme (levizja me shpejtesi konstante dhe pa ndryshuar drejtimin) gjate boshtit x .
Tani eshte koha te mbledhim te dhena te tjera qe tregojme ndryshimet e pozicionit vertikal te objektit. Matim te gjithe intervalet e kohes se levizjes se objektit qe arrin cdo vije horizontale me pika qe nga pika e fillimit. Keto vija te njepasnjeshme me pika jane ne distance 1 m nga njera tjetra. Duke u ndjekur eksperimentin per renien e lire ju mund te parashikoni qe kordinata vertikale d mund te jete proporcionale me t 2 dhe jo me t. Grafikisht d lidhet me t 2 me konfirmimin "experimental" te kesaj hipoteze. Vlera e rezultateve tuaja per nxitimin duhet te jete praktikisht identike si per rastin e renies te lire. Ne fund te fundit ju jeni ne te njejtin planet me nxitim te dobet gravitacional. Si rrjedhim
d = a t 2 / 2
ketu nxitimi a duhet te jete 0.01 m / s 2.
Matematika na ndihmon te arrijme me shume konkluzione
Distanca vertikale d e mbuluar nga renia e objektit eshte treguar nga kordinata y. Ne qofte se ne fillim kordinata y eshte shenuar si yo atehere
y = yo - d = yo - a t 2 / 2 .
Forma matematike e x dhe y si funksione zbrites te kohes qe rjedhin nga rezultatet "experimentale", tregojne qe levizja e objektit eshte kompozim i dy levizjeve te thjeshta: i levizjes horizontale me shpejtesi konstante vH dhe i levizjes vertikale me nxitim konstant a. Ato jane te pavarura ne kuptimin qe nje modifikim i levizjes horizontale nga ndryshimi i shpejtesise fillestare vH nuk influencon ne levizjen vertikale dhe nje modifikim i levizjes vertikale nga ndryshimi i nxitimit nuk influencon ne levizjen horizontale. Te kontrollojme "experimentalisht" te paren e ketyre dy pohimeve, per kete lloj levizje, duke matur kohen per komponenten vertikale te levizjes me shpejtesi fillestare horizontale 0.1 m / s dhe 0.15 m / s. Ne qofte se komponentet horizontale dhe vertikale te levizjes jane te pavarura atehere kohezgjatja per dy levizjet e zgjedhura duhet te jete e njejte brenda nje perpikmerie eksperimentale. Ju duhet te jeni te kujdesshem qe ne qofte se rezistenca e ajrit luan nje rol te rendesishem komponentet horizontale dhe vertikale te levizjes nuk jane te pavarura shume.
Duke llogaritur t nga formula per x dhe duke zevendesuar rezultatin per y marrim perfundimin
y = yo - a (x / vH ) 2 / 2 = yo - a /(2 vH2 ) x 2
Ne sistemin Kartezian te referimit ky relacion pershkruan nje parabole me hapje poshte dhe kulm ne x = 0 and y = yo. Pjesa e siperme e krahut te djathte te kesaj parabole paraqet trajektoren e objektit. Per ta pare ate, apleti ndjek gjurmen e trajektores per parametrat qe ishin vendosur. Çudia eshte se,
Galileo e dinte qe trajektoret e ketyre lloj levizjeve jane parabolike. Tani futim ne ekuacionin e paraboles per yo dhe vH vlerat e tyre te percaktuara 10 m and 0.25 m / s . Zgjedhim disa vlera cfardo te x dhe llogaritim vlerat respektive te y, krahasojme vlerat e llogaritura me vlerat qe gjenden ne gjurmen e trajektores me te njejtat vlera te x . Ne qofte se modeli yne matematik i levizjes horizontale te predhes eshte korrekt, llogaritjet dhe "experimenti" per vlerat e y duhet te jene ne perputhje te mire.
Vleresime
Ne kete pike ju duhet te kuptoni qe:
- pse rezultatet e "eksperimentit" tone provojne qe levizja e predhes ne mungese te forcave rezistente te ajrit eshte nje mbivendosje e thjeshte e levizjes te njetrajtshme horizontale dhe renies se lire vertikale,
- si te llogaritim largesine horizontale te predhes ne qofte se shpejtesia dhe lartesia jane njohur,
- si te njehsojme shpejtesine fillestare horizontale te nje topi metalik qe rrokulliset jashte tavolines duke matur lartesine e tavolines dhe largesine horizontale te topit ne dysheme (duke ditur qe nxitimi gravitacional eshte 9.8 m/s2),
- si te llogaritim kohen e fluturimit per levizjen horizontale te predhes ne qofte se ajo bie ne nje plan horizontal (dysheme) duke supozuar qe shpejtesia fillestare dhe lartesia si dhe nxitimi gravitacional jane te njohura,
objektivat e ketij mesimi jane arritur. Ne qofte se keni dyshime rilexoni edhe njehere duke u perqendruar tek ato, por mos u mundoni te mbani mend permendesh tekstin. Fizika nuk duhet mbajtur mend permendesh, por duhet kuptuar.
