Mehaanika või mehhaanika!?

Mehaanika ja sellega seonduv. Mõisteid mehhaanika valdkonnast: Kehade ja ainete omadused: mõõtmine, mass, tihedus, ühikute eesliited: kilo-, detsi-, senti-, milli-. Mehaaniline liikumine: trajektoor, teepikkus, ühtlane liikumine, mitteühtlane liikumine, kiirus, keskmine kiirus, punkti koordinaadid tasandil (s, o, t). Vastastikmõju seaduspärasus. Võnkliikumine: võnkumine, amplituud, periood, sagedus. Kehade vastastikmõju: rõhk, elastsusjõud, hõõrdejõud. Mehaaniline töö ja energia: töö, võimsus, energia, energia jäävuse seadus, lihtmehhanism. Ujumine: üleslükkejõud, ujumise seaduspärasus. Heli: heli, heli kiirus, võnkesagedus ja heli kõrguse seos.

Vaadates füüsika õpikut 8. klassile (http://opik.fyysika.ee/index.php/book/view/36), siis võime näha, et ka universumiõpetuse teemasid on lõimitud mehaanika teemadega. Kuna universumiõpetust eraldi enam ei ole, siis see tundub täitsa mõistlik paigutada teemad nagu gravitatsioon ja päikesesüsteem mehaanika alla. Füüsikal on see hea omadus, et ta on universaalne. See tähendab, et need samad seadused, mida õpime mehaanika teemade juures, kehtivad ka universumi teemade juures ja loomulikult ka igal pool mujal.

Mis on meeles mehaanikast? Esimesena hüppavad pähe valem v=s/t ja F=ma ning viimasega tuleb meelde ka midagi Newtoni nimelise mehe ning tema seaduste kohta. Järgnevalt proovin sõnastada need mälu järgi ning ka omapoolsete väikeste kommentaaridega. Ehk soovitatavalt suhtuda sellesse lõiku allikakriitiliselt või teostada kontroll enne kui midagi siit tõepähe uskuma hakata.
1. seadus: Kui kehale ei mõju mingit jõudu (või kõik jõud on omavahel tasakaalus), siis ta kas on paigal või liigub sirgjooneliselt ühtlase kiirusega.
Ehk peaks siis nagu liikuma lõpmata kaua sirgelt ja ühtlase kiirusega. Raske ette kujutada. Esimene variant, et on paigal, on väga loogiline. Muidugi kõik objektid, mis on Maa peal, neile mõjuvad erinevad jõud (nt. raskusjõud), kuid ette kujutada võime seda sellegipoolest. Parklas olev auto on paigal, suured kivid seisavad paigal. Tegelikult selle seaduse rakendamiseks, peaksime eemaldama mängust kõik jõud või proovima need minimaliseerida. Mina olen seda keha alati ette kujutanud avakosmoses oleva kuubikuna (võib ka auto, kivi vms), mille läheduses pole ühtegi teist keha. Seal siis ta on kui täiesti tühjas ruumis, pole kuskile alla kukkuda ega üles lennata jne, kas siis liikudes ühtlaset või paigal olevana. Kokkuvõtteks kuna liikumine on suhteline, siis ei teagi kumbapidi asi peaks olema: kas keha on paigal või liigub ühtlaselt VÕI keha liigub ühtlaselt või on paigal.
2. seadus: Kehale mõjuv jõud on võrdne tema massi ja temale antava kiirenduse korrutisega.
Seaduse sõnastus proovitud edasi anda valemi F=ma abil, teades, et 2. seadus ja see valem peaks käima käsikäes. F - jõud, m - mass, a - kiirendus. Kõige lihtsam ette kujutada seda mul vabalangemise näol, kus kiirenduseks on raskuskiirendus g ning kehale mõjuv jõud on siis F=mg ehk kehale mõjuv raskusjõud.
3. seadus: Igale mõjule on olemas vastastikmõju, mis on sama suur kuid vastassuunaline.
Mõnikord ka mõju asemel kasutatud jõudu, kuid seda varianti on rohkem rõhutatud. Seda ma arvan, et võiks ette kujutada põrkepalli viskamisega vastu seina. Pall mõjutab seina jõuga F=ma ning põrkub sealt tagasi. Tagasipõrkel läheb mingi osa energiat soojuseks, kuid kui me seda ei arvesta ning ka muid takistusi mitte, siis see jõud, millega ta tagasi sealt põrkab, peaks olema võrdne meie viskejõuga. Ehk sellele mõjule, millega pall seina mõjutas, tekkis seal samas seina juures vastastikmõju, mille pall omandas ja mille tulemina tagasi põrkus.
Ehk kolm väikest arutluskäiku, kuidas ma arvan, et asjad töötavad. Reaalsusega võib neil olla mingit pistmist, samas ei pruugi.

Seal samas läheduses, kus on üles riputatud füüsika õpik, on ka repositoorium (http://opik.fyysika.ee/index.php/slide/repository/36), mis sisaldab palju erinevaid katsekirjeldusi, abimaterjale, videoid jne. See tundub väga suur ja hoomamatu maailm (ikkagi füüsika 8. klassile õpiku mehaanika teema juures 17 lehekülge materjale), siis sealt välja noppides enda jaoks huvitavamad katsed, videod jms polegi väga ulmeline. Minu lemmikuid: "Alasi all olev klaas ei purune haamrilöögist", "Pabeririba veeklaasi all", "Liikumine matemaatilises keeles" (raamatust "Füüsika võlu" ehk inglise keeles "Physics for poets), "Kass ja gravitatsioon" jpm. See leht on minu arust suurepärane abivahend nii õpetamisel kui õppimisel. On ka tavaline, et korralikult õpetama asudes tegevuse käigus ka järjest ise õpitakse, siis on abivahend mõlemaks korraga.

Mõõtühikute eesliidete kohta vahemaade näitel: http://www.physic.ut.ee/instituudid/efti/loengumaterjalid/fmp/Universumi%20struktuur.pdf.

Võnk- ja ringliikumine on minu jaoks veidi keerulisem kui tavaline sirgliikumine. Seal tulevad mängu mingid perioodid, siinused, koosinused ja igasugu muud kraami. Lihtsamaks teevad aga asja näited/mudelid: vedru, pendel, ratas. Minu jaoks ka graafiline liikumiste kirjeldamine.
Järgnev video näitab, et pendli amplituud järjest väheneb: https://www.youtube.com/watch?v=4a0FbQdH3dY .
Link, kus pendel tekitab siinuslainetust: https://www.geogebra.org/m/ZH9V3GVE .

Töö, energia ja võimsus. Töö puhul peaks tähele panema seda, et füüsika mõiste ja tavakasutuses oleva mõiste vahel on erinevusi. Füüsika mõistes lihtsustatult A=F*s ehk kehale mõjuva jõu ja nihke korrutis. Tavamõistes näiteks tehes kõva ajutööd, samas mitte ühtegi objekti või keha liigutamata pole ju füüsikalises mõttes tööd tehtud. Mikrotasandil võimalik, et mõtlemise käigus ajus tekkivate sünapsite loomine jms võiks ju lugeda füüsikalise töö alla, kuid jällegi see ei liigitu tavamõistes töö alla. Seega rääkides tööst füüsikas, peaksime kindlasti selle täpselt defineerima (mitte, et see teiste mõistete puhul vähem tähtis oleks).

Viimaste teemade kohta ütleks nii palju, et spetsiifikat uuriksin samast opik.fyysika.ee lehelt, sest lihtsasti selgitamise oskus on puudulik ja ka teemad veidi raskemini mõistetavamad.

Uusi teadmisi väga palju ei omandanud, kuid hea meeldetuletus oli mehaanika teemaline loeng küll. Uus ja huvitav aga oli programm Algodoo(?), mille abil on võimalik luua kunstlikke maailmu ning mudeleid, mis peaksid käituma füüsika seaduste järgi. See sisaldab ka võimalusi teistest valdkondadest, mitte ainult mehaanikast.

Tänaseks kõik, püsige lainel!