физика. Это тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь

• Название: Это тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь
• Анкор: физика
• Дата: 12.05.2021
• Размер: 1.3 Mb.
• Имя файла: Fizika_1_Semestr_Sessia.docx
• Тип: Документы; #203958
• страница: 1 из 3

Механика

1. 
   Материальная точка – это тело, размерами которого в условиях данной задачи можно пренебречь. Поступательное движение – механическое движение системы точек (абсолютно твёрдого тела), при котором отрезок прямой, связывающий 2 любые точки этого тела, остаётся || своему положению в любой предыдущий момент времени; при этом все точки тела описывают одну и ту же траекторию. Система отсчёта - это совокупность неподвижных относительно друга тел (тело отсчёта), по отношению к которым рассматривается движение каких-либо тел. Описание движения в декартовых координатах – движение в прямоугольной ортонормированной системе координат. Траектория – линия в пространстве, по которой движется материальная точка. Длина пути – это сумма длин всех участков траектории, которые прошла материальная точка. Перемещение – изменение положения физического тела в пространстве с течением времени относительно выбранной системы отсчёта; вектор, характеризующий это изменение (для материальной точки). Средняя скорость – отношение всего пути ко всему времени. Мгновенная скорость – первая производная радиус-вектора по времени; движение в данный момент. Среднее ускорение – физическая величина, равная отношению вектора изменения скорости к интервалу времени, за который оно произошло. Мгновенное ускорение – предел отношения вектора изменения скорости к интервалу скорости, за который это изменение произошло, при стремлении интервала времени к 0; вторая производная радиус вектора по времени. Кинематика поступательного равноускоренного движения – скорость тела за равные промежутки времени изменяется одинаково, (формулы).
   
2. 
   Кинематика тела, брошенного под углом (формулы), Тангенциальная и нормальная составляющие ускорения при криволинейном движении – тангенциальная составляющая направлена по касательной к траектории движения, нормальная – перпендикулярно касательной, тангенциальной.
   
3. 
   В ращательное движение твёрдого тела. Аксиальный вектор – величина, преобразующаяся как вектор при операциях поворота, но не меняющая свой знак при инверсии координат. Правило правого винта – если вращать винт в том направлении, в котором вращается тело, он будет завинчиваться (или вывинчиваться) в ту сторону, куда направлена угловая скорость. Угловая скорость – угол поворота материальной точки по окружности за единицу времени. Угловое ускорение – величина, характеризующая быстроту изменения угловой скорости твёрдого тела в единицу времени. Кинематика равноускоренного вращения твёрдого тела (формулы).
   
4. 
   Первый закон Ньютона – если на тело не действуют силы или их действие скомпенсировано, то данное тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения. Инерциальные системы отсчёта – системы отсчёта, в которых все свободные тела движутся прямолинейно и равномерно, либо покоятся. Инертная и гравитационная масса – инертная масса тела определяет его сопротивление внешним воздействиям – чем она больше, тем слабее тело реагирует на внешние воздействия; гравитационная масса – физическая величина, характеризующая свойства тела как источника тяготения и численно равная инертной массе. Сила – векторная физическая величина, характеризующая действие одного тела на другое, в результате которого тело приобретает ускорение или изменяет форму и размер.
   
5. 
   Две фурмулировки второго закона Ньютона – ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей всех сил, действующих на тело, обратно пропорционально массе тела и направлено в сторону равнодействующей силы; в инерциальных системах отсчёта производная импульса материальной точки по времени равна действующей на неё силе. Принцип независимости сил - если на материальную точку действует несколько сил, то каждая из них сообщает ускорение (по второму закону Ньютона).
   
6. 
   Третий закон Ньютона – при взаимодействии 2-х тел всегда возникает пара сил, которые: равны по модулю, противоположны по направлению, лежат на одной прямой, одной природы; сила действия равна силе противоействия. Силы трения – возникает вдоль поверхности 2-х трущихся тел из-за деформации их поверхностей; имеет электромагнитную природу. 1) внешнее трение – возникает в плоскотси касания 2-х соприкасающихся тел при их относительном перемещении. Если они неподвижны относительно друг друга – трение покоя, при относительном перемещении – трение скольжения/качения/верчения. 2) внутреннее трение – трение между частями одного и тогоже тела (разные слои жидкости/газа), скорость которых меняется от слоя к слою; отсутсвует трение покоя. Сила трения скольжения - возникает, если на тело действует сила, которое приводит тело в движение.
   
7. 
   Замкнутые и незамкнутые механические системы – 1) замкнутая, если на неё не действуют внешние силы (нет с ними взаимодействия). 2) незамкнутая – есть взаимодействие с внешними силами. Внутренние и внешние силы – 1) внешняя сила – мера взаимодействия между телами (реакция опоры). 2) внутреннияя сила – сила взаимодейтсвия между чатстями одного тела, возникающие под действием внешних сил. Импульс материальной точки и механической системы – 1) материальной точки – величина, равная произведению массы тела на его скорость (p = mv). 2) механической системы – сумма импульсов всех материальных точек, входящих в систему. Закон сохранения импульса – векторная сумма импульсов всех векторов = Const , если векторная сумма внешних сил, действующих на систему тел, равна 0.
   
8. 
   Центр масс системы материальных точек – вооброжаемая точка G, положение которой характеризует распределение массы этой системы. Закон движения центра масс – ускорение центра масс находится по 2-му закону Ньютона; центр масс замкнутой системы движется прямолинейно и равномерно (или неподвижен), в то время как отдельные части системы могут двигаться произвольно.
   
9. 
   Элементарная работа силы и работа силы на участке траектории. Мощность – скалярная физическая величина, равная скорости изменения, преобразования передачи или потребления энергии системы; отношение работы ко времени. Единицы измерения работы и мощности – 1) A = [Дж] = [кг*м^2/c^2]. 2) N = [Дж/c] = [Вт].
   
10. 
    Кинетическая и потенциальная энергия системы – 1) Eк – скалярная функция, являющаяся мерой движения материальных точек, образующих данную механическую систему, и зависящая только от масс и модулей скорости этих точек; является мерой механического движения и измеряется той работой, которое может совершить тело при его торможении до полной остановки. Ек в квантовой механике 2) Еп – определяется взаимным расположением тел, применима только для консервативных сил, то есть работа которых не зависит от траектории;определяет способность тела совершить работу. Связь работы и изменения энергии – энергия – физическая величина, которая определяет способность тела (или системы тел) совершать работу; работа: A = F*S.
    
11. 
    Полная механическая энергия системы, связь её изменения с работой неконсервативных сил – E = Eк + Еп = Const (без перехода в U). Работа консервативных сил, при переходе системы из данного состояния в нулевое, равна Еп в 1 положении. Работа неконсервативных сил зависит от формы пути; работа может быть отрицательной (направления перемещения тела и действия этих сил противоположны). Закон сохранения полной механической энергии – полная механическая энергия замкнутой системы тел остаётся неизменной: Ек1 + Еп1 = Ек2 + Еп2. Консервативные и диссипативные системы – 1) консервативная – для неё применим ЗСЭ, все действующие на неё внешние и внутренние непотенциальные силы не совершают работы, а все потенциальные силы стационарны. 2) диссипативная – открытая система, которая оперирует вдали от термодинамического равновесия. Закон сохранение энергии – для изолированной физической системы может быть введена скалярная физическая величина, являющаяся функцией параметров системы и называемая энергией, которая сохраняется с течением времени.
    
12. 
    Абсолютно неупругий удар – столкновение 2-х тел, в результате которого тела объединяется и двигаются дальше, как единое целое. Переход кинетической энергии в тепловую при абсолютно неупругом ударе – (диссипация энергия) это будет разность кинетических энергий до и после удара: , когда m2 >> m1, то почти вся кинетическая энергия переходит в другие формы энергии.
    
13. 
    Момент инерции системы материальных точек и твёрдого тела относительно оси – мера инертности твёрдых тел при вращательном движении момент инерции материальных точек – алгебраическая сумма произведений масс, из которых состоит тело, на квадрат расстояния их до полюса. Если непрерывное распределение массы: . В декартовой системе координат сумма моментов инерции тела относительно трех взаимно перпендикулярных осей, пересекающих в одной точке 0, равна удвоенному моменту инерции этого тела относительно этого же начала: . Шаростержневая пространственная модель многоатомной молекулы. Вычисление моментов инерции стержня, сплошного цилиндра – 1) относительно центра масс: , относительно крайней оси: (вычисление в приложении). Теорема Штейнера – момент инерции относительно произвольной оси равен сумме моментов инерции относительно оси параллельной данной и проходящей через центр масс тела, и произведения массы тела на квадрат расстояния между осями:
    
14. 
    Кинетическая энергия вращения - . Кинетическая энергия тела, скатывающегося по наклонной плоскости:
    
15. 
    М омент силы относительно неподвижной точки и относительно неподвижной оси - , , , M = [Н*м], момент импульса L = [м^2*кг/с]. Работа сил при вращательном движении - - равна произведению момента силы на угол поворота тела. Уравнение динамики вращательного движения твёрдого тела относительно неподвижной оси - , где М = F*r
    
16. 
    М омент импульса материальной точки и твёрдого тела - Векторное произведение радиус-вектора   материальной точки на ее импульс:   называют моментом импульса  , этой точки относительно точки O. . Изменение момента импульса в незамкнутой системе – в незамкнутых системах импульс p меняется со временем, но при этом суммарный момент внешних сил  (Земля – Солнце, так как по отношению к центру солнца момент импульса системы сохраняется). Закон сохранения момента импульса - Для замкнутой системы тел момент внешних сил всегда равен нулю, так как внешние силы вообще не действуют на замкнутую систему. Поэтому или , . Понятие о главных осях инерции твёрдого тела и гироскопе – 1) главные оси (свободные оси) – в любом теле существуют 3 взаимно перпендикулярные оси, проходящие через центр масса тела. 2) гироскоп – массивные однородные тела, вращающиеся с большой угловой скоростью около своей оси симметрии, являющейся свободной осью; для свободно вращающегося гироскопа сила тяжести не может изменить ориентацию его свободной оси. Число вращательных степеней свободы многоатомной молекулы – нелинейная – i = 6 + 2*(3n-6); линейная – i = 5 + 2(3n-5).
    
17. 
    Дифференциальное уравнение гармонических колебаний груза на пружине математического и физического маятников, и его решение – дифференциального уравнения второго порядка, описывающего одномерное (с одной степенью свободы) движение пружинного маятника, например, вдоль оси Х: , и его решение: , => ; математический маятник и его решение: ; физический маятник и его р ешение: . Основные характеристики гармонических колебаний – это колбания, происходящие по закону синуса или косинуса; Амплитуда (А = [м]) – модуль max отклонения физической величины от её среднего (равновесного) значения. Частота (n = [Гц] = [с^(-1)]) – количество колебаний в единицу времени. Период (T = [c]) – время одного полного колебания, то есть min промежуток времени, через который происходит повторение процесса. Число колебательных степеней свободы многоатомной молекулы – в линейной молекуле (3n – 5), в нелинейной – (3n - 6), где n – число атомов.
    
18. 
    Э нергия гармонических колебаний (на примере пружинного маятника) - кинетическая энергия физической системы, совершающей гармонические колебания,  , где скорость v изменяется по гармоническому закону: v =  A sin(t + _o) =>   . В связи с тем, что любая физическая система, совершающая гармонические колебания, имеет общий вид дифференциального уравнения, то на такую систему действует квазиупругаясила(похожая по действию на упругую силу, но по природе не являющаяся упругой). Поэтому потенциальную энергию колеблющейся системы найдем по формуле потенциальной энергии упруго деформированной пружины: =>  
    
19. 
    Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение - Затухающими колебаниями называются свободные колебания механической системы при наличии сил трения или сил сопротивления среды. Если убыль энергии не восполняется за счёт работы внешних сил, колебания будут затухать. При этом механическая энергия переходит в теплоту. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний: . Решение: , . Основные х арактеристики затухающих колебаний. Логарифмический декремент затухания -
    

. Автоколебания - незатухающие колебания в диссипативной динамической системе с нелинейной обратной связью, поддерживающиеся за счёт энергии постоянного, то есть непериодического внешнего воздействия. Дифференциальное уравнение:

, где Ф0 = F/m.

Основные характеристики затухающих колебаний - Чем меньше силы трения в системе, тем медленнее затухают колебания, тем лучше колебательная система. Для характеристики качества колебательной системы вводится ряд параметров:
t = 1/b - время релаксации затухающих колебаний (за t  амплитуда уменьшается в e раз),    - логарифмический декремент затухания; N - число колебаний, в течение которых амплитуда уменьшается в e раз. Соответственно, exp(bT) – просто декремент затухания,    - добротность колебательной системы; W(t) - энергия (полная) колебательной системы в момент времени t.

20. 
    Д ифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение (смотри выше). Резонанс - частотно-избирательный отклик колебательной системы на периодическое внешнее воздействие, который проявляется в резком увеличении амплитуды стационарных колебаний при совпадении частоты внешнего воздействия с о пределёнными значениями, характерными для данной системы. Резонансная частота не совпадает с собственной, но близка.. Условие о тсутствия резонанса .
    

Резонансные кривые

Молекулярная физика и термодинамика

21) Молекулярно-кинетические и термодинамические методы исследования – 1) Молекулярно-кинетический метод исходит из того, что все тела состоят из молекул и атомов, которые находятся в хаотическом (броуновском) движении. Идея об атомном строении вещества высказана еще Демокритом. Основы молекулярно-кинетической теории заложены М.В.Ломоносовым. Дальнейшее развитие этой теории относится к середине ХIХ века и связано с трудами Р.Клаузиса, Дж.Максвелла и Л.Больцмана. Молекулярно-кинетическая теория отвечает на вопросы, относящиеся к свойствам вещества – что происходит внутри тел, когда меняется их температура, когда они плавятся или испаряются и т.д.

Молекулярно-кинетический подход рассматривает поведение отдельных молекул, а, следовательно, все явления, происходящие с веществом в целом как статистический результат явлений, происходящих с отдельными молекулами. Используя статистический метод и теорию вероятности, устанавливают законы, описывающие состояние вещества. Давление, температура рассматриваются как статистический результат действия всех молекул.

В молекулярно-кинетической теории пользуются моделью идеального газа, которая удовлетворяет трем условиям:

1. считается, что собственный объем молекул пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда, в котором находится газ;

2. отсутствуют силы взаимодействия между молекулами;

3. столкновения молекул между собой и со стенками сосуда считаются абсолютно упругими.