Ответы к экзамену по физике 1 курс. 2 закон Ньютона F ma (докво)

Название	2 закон Ньютона F ma (докво)
Анкор	Ответы к экзамену по физике 1 курс.docx
Дата	18.01.2018
Размер	35.3 Mb.
Формат файла
Имя файла	Ответы к экзамену по физике 1 курс.docx
Тип	Закон #14457
страница	1 из 5

1 2 3 4 5

Механика

1.1

Механическое движение: изменение положения тела в пространстве относительно других тел с течением времени. При этом тела взаимодействуют по законам механики.

Траектория движения: линия, описываемая телом при его движении относительно выбранной системы отсчёта.

Пройденный путь: длина дуги траектории, пройденной телом за некоторое время t.

Скорость движения: векторная величина, характеризующая быстроту перемещения и направления движения тела в пространстве, относительно выбранной системы отсчёта.

Ускорение движения: векторная величина, показывающая, на сколько изменяется вектор скорости тела при его движении за единицу времени.

Тангенциальное ускорение: ускорение, характеризующее быстроту изменения скорости по модулю.

Нормальное ускорение: ускорение, характеризующее быстроту изменения скорости по направлению (аналогично с центростремительным ускорением).

Связь между ними: A=At An

1.2

1 закон Ньютона: существуют инерциальные системы отсчета, в которых тело движется равномерно и прямолинейно или находится в состоянии покоя пока на него не будет воздействовать другое тело.

2 закон Ньютона: F= ma (док-во)

3 закон Ньютона: все тела взаимодействуют друг с другом с силой, равной по значенью и противоположной по направлению. (док-во)

Сила всемирного тяготения (гравитация): универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми материальными телами.

Сила тяжести: сила P, действующая на любое тело, находящееся вблизи земной поверхности, и определяемая как геометрическая сумма силы притяжения Земли F и центробежной силы инерции Q, учитывающей эффект суточного вращения Земли.

Вес тела: сила воздействия тела на опору (или подвес или другой вид крепления), препятствующую падению, возникающая в поле сил тяжести.

Сила упругости: сила, возникающая при деформации тела и противодействующая этой деформации.

Сила Архимеда: на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа).

Сила Стокса (сила трения): процесс взаимодействия тел при их относительном движении (смещении) либо при движении тела в газообразной или жидкой среде.

При наличии относительного движения двух контактирующих тел силы трения, возникающие при их взаимодействии, можно подразделить на:

Трение скольжения — сила, возникающая при поступательном перемещении одного из контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого и действующая на это тело в направлении, противоположном направлению скольжения.
Трение качения — момент сил, возникающий при качении одного из двух контактирующих/взаимодействующих тел относительно другого.
Трение покоя — сила, возникающая между двумя контактирующими телами и препятствующая возникновению относительного движения. Эту силу необходимо преодолеть для того, чтобы привести два контактирующих тела в движение друг относительно друга. Возникает при микроперемещениях (например, при деформации) контактирующих тел. Она действует в направлении, противоположном направлению возможного относительного движения.

В физике взаимодействия трение принято разделять на:

сухое, когда взаимодействующие твёрдые тела не разделены никакими дополнительными слоями/смазками (в том числе и твердыми смазочными материалами) — очень редко встречающийся на практике случай. Характерная отличительная черта сухого трения — наличие значительной силы трения покоя;
граничное, когда в области контакта могут содержаться слои и участки различной природы (окисные плёнки, жидкость и так далее) — наиболее распространённый случай при трении скольжения.
смешанное, когда область контакта содержит участки сухого и жидкостного трения;
жидкостное (вязкое) , при взаимодействии тел, разделённых слоем твёрдого тела, жидкости или газа различной толщины — как правило, встречается при трении качения, когда твёрдые тела погружены в жидкость, величина вязкого трения характеризуется вязкостью среды;
эластогидродинамическое, когда решающее значение имеет внутреннее трение в смазывающем материале. Возникает при увеличении относительных скоростей перемещения.

1.3

Вращательное движение: движение, при котором все точки тела движутся по окружностям разных радиусов, центры которых лежат на одной прямой, называемой осью вращения.

Угловая скорость: векторная физическая величина, характеризующая скорость вращения тела. Вектор угловой скорости по величине равен углу поворота тела в единицу времени.

Угловое ускорение: псевдовекторная величина , характеризующая быстроту изменения угловой скорости твёрдого тела.

Связь между ними: (см приложение).

1.4

Момент силы относительно оси: физическая величина, численно равная произведению радиус-вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы.

Плечо силы: кратчайшее расстояние от оси вращения до линии действия силы.

1)Момент инерции точечного тела: скалярная физическая величина, равная произведению массы этого тела на квадрат расстояния этого тела до оси вращения.

2)Момент инерции системы тел: сумма моментов инерций всех тел, входящих в эту систему (св-во аддитивности).

1.5

Импульс тела: векторная физическая величина, равная произведению массы тела на скорость.

Закон сохранения импульса: векторная сумма импульсов всех тел (или частиц) замкнутой системы есть величина постоянная.

Момент импульса тела: векторное произведение радиус-вектора, проведённого от т.О к т. Приложения импульса на импульс материальной т. М (рис. См. в приложении).

Закон сохранения момента импульса: векторная сумма всех моментов импульса относительно любой оси для замкнутой системы остается постоянной в случае равновесия системы. В соответствии с этим, момент импульса замкнутой системы относительно любой неподвижной точки не изменяется со временем.

1.6

Работа силы: физическая величина, равнаяпроизведению величины проекции вектора силы на направление движения и величины совершённого перемещения.

Консервативные силы: силы, работа которых не зависит от траектории движения тела, а зависит только от начального и конечного положения точки.

Неконсервативные силы: (обр. от консервативных сил).

Потенциальная энергия: энергия взаимного расположения тел, или энергия взаимодействия. (формулы см в приложении).

Кинетическая энергия вращательного движения: энергия тела, связанная с его вращением.

1.7

Механическая энергия: энергия, связанная с движением объекта или его положением, способность совершать механическую работу

Закон сохранения механической энергии: для изолированной физической системы может быть введена скалярная физическая величина, являющаяся функцией параметров системы и называемая энергией, которая сохраняется с течением времени.

Связь работы неконсервативных сил с изм. Механ. Энергии: (см. в. Приложении).

2. Электричество и магнетизм

2.1 Заряды взаимодействуют между собой – одноименные отталкиваются, а разноименные притягиваются.

Точечный электрический заряд – это заряженное тело нулевых размеров. Точечным зарядом можно считать заряженное тело, размеры которого много меньше расстояния до других заряженных тел. Заряды создают в окружающем их пространстве электрические поля, посредством которых заряды взаимодействуют друг с другом.

З-н Кулона: 2 точечных заряда в вакууме взаимодействуют с силами, величина которых прямо пропорциональна величинам этих зарядов, и обратно пропорцион квадрату расстояния между ними.

закон кулона формула

Напряженностью называется векторная физ величина, численно равная отношению силы, действующей на заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда.

$\vec e= \frac{\vec f}{q}$ .

Закон Кулона:

. Напряженность поля:

.

Тогда напряженность поля точечного заряда:

Принцип суперпозиции.Напряжённость поля, создаваемого системой неподвижных точечных зарядов q₁, q₂, q₃,…, q_n, равна векторной сумме напряжённостей электрических полей, создаваемых каждым из этих зарядов в отдельности:

где r_i – расстояние между зарядом q_iи рассматриваемой точкой поля.

Потенциал электростатического поля – это скалярная энергетическая характеристика электростатич поля.

Wp=kq1q2/r

Потенциал поля точечного заряда Q в однородной изотропной среде с диэлектрической проницаемостью e:

.

Принцип суперпозиции.Потенциал есть скалярная функция, для неё справедлив принцип суперпозиции. Так для потенциала поля системы точечных зарядов Q_1, Q₂¼, Q_n имеем

Работа электрического поля.

Разность потенциалов(U).

Разность потенциалов двух точек поля φ1 - φ2 называется н а п р я ж е н и е м, измеряется в вольтах и обозначается буквой U.

Связь разности потенциалов с напряженностью: A=Eq*dr, A=Uq, U=A/q=E*dr

2.2 Электрический конденсатор – это система из 2ух или более электродов (обкладок), разделенных диэлектриком, толщина которого мала по сравнению с размерами обкладок. Это устройство для накопления заряда и энергии электрического поля. (C)=(Ф)=(Кл/В)

Электроемкость плоского конденсатора.

, Согласно принципу суперпозиции:

Поверхностная плотность σ заряда пластин равна q / S, где q – заряд, а S – площадь каждой пластины.

Электроемкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади пластин (обкладок) и обратно пропорциональна расстоянию между ними. Если пространство между обкладками заполнено диэлектриком, электроемкость конденсатора увеличивается в ε раз:

Энергия электрического поля.

2.3 Электрический ток – это упорядоченное движение свободных электрически заряженных частиц (например, под воздействием электрического поля).

Сила тока – физ величина, равная отношению кол-ва заряда, прошедшего за некоторое время через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени. I=dq/dt (A=Кл/с)

Плотность тока – вектор, модуль которого равен отношению силы тока, протекающего через некоторую площадку, перпендикулярно направлению тока, к величине этой площадки.

$j = |\vec j| = \frac{i}{s},$

Электродвижущая сила (ЭДС) — скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источниках постоянного или переменного тока.

$\mathcal e = \oint e_{ex} dl$ , где

— элемент длины контура. E=A/q, где А-работа сторонних сил

Напряжение – отношение работы электрического поля при переносе заряа из одной точки в другую к величине этого заряда.

U=A/q=E*dr

Электрическое сопротивление – физ величина, характеризующая св-ва проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающей по нему.

$r = \frac{u}{i},$ $r=\frac{\rho \cdot l}{s},$

где ρ — удельное сопротивление вещества проводника, l — длина проводника, а S — площадь сечения.

При протекании тока по металлическому проводнику не происходит переноса в-ва, ионы металла не принимают участия в переносе электрического заряда.

З-н Ома – физ закон, определяющий связь между напряжением, силой тока и сопротивлением проводника в электриче.

Закон Ома для полной цепи:

$i\! = {\varepsilon\! \over {r+r}}$ Для участка цепи: $i\! = {u \over r},$

Сопротивление $r\!$ зависит как от материала, по которому течёт ток, так и от геометрических размеров проводника.

Полезно переписать закон Ома в дифференциальной форме, в которой зависимость от геометрических размеров исчезает, и тогда закон Ома описывает исключительно электропроводящие свойства материала. Для изотропных материалов имеем:

$\mathbf{j} = \sigma \mathbf{e}$

где:

$\mathbf{j}$ — вектор плотности тока,
$\sigma\!$ — удельная проводимость,
$\mathbf{e}$ — вектор напряжённости электрического поля.

Работа электрического тока:

ΔA = (φ₁ – φ₂) Δq = Δφ₁₂ I Δt = U I Δt, RI = U, R I²Δt = U I Δt = ΔA

Работа ΔA электрического тока I, протекающего по неподвижному проводнику с сопротивлением R, преобразуется в тепло ΔQ, выделяющееся на проводнике.

ΔQ = ΔA = R I² Δt.

З-н Джоуля-Ленца определяет кол-во тепла, выделяющегося в проводнике при прохождении через него электрического тока. Так как в их опытах единственным результатом работы было нагревание металлического проводника, то следовательно по закону сохранения энергии вся работу превращается в тепло.

1 2 3 4 5