Контрольные вопросы к зачету Предмет физики. Связь физики с другими науками и техникой. Характеристики поступательного движения точки
 Скачать 1.81 Mb.
|
                                   8.3 Контрольные вопросы к зачету
4.Угловая скорость и угловое ускорение точки.
. Физика -- это наука о природе в самом общем смысле. Она изучает вещество (материю) и энергию, а также фундаментальные взаимодействия природы, управляющие движением материи. Некоторые закономерности являются общими для всех материальных систем, например, сохранение энергии, -- их называют физическими законами. Физику иногда называют «фундаментальной наукой», поскольку другие естественные науки (биология, геология, химия и др.) описывают только некоторый класс материальных систем, подчиняющихся законам физики. Например, химия изучает атомы, образованные из них вещества и превращения одного вещества в другое. Химические же свойства вещества однозначно определяются физическими свойствами атомов и молекул, описываемыми в таких разделах физики, как термодинамика, электромагнетизм и квантовая физика. Физика тесно связана с естественными науками. Эта теснейшая связь физики с другими отраслями естествознания, как отмечал академик С. И. Вавилов (1891—1955; российский физик и общественный деятель), привела к тому, что физика глубочайшими корнями вросла в астрономию, геологию, химию, биологию и другие естественные науки. В результате образовался ряд новых смежных дисциплин, таких, как астрофизика, биофизика и др. Физика тесно связана и с техникой, причем эта связь имеет двусторонний характер. Физика выросла из потребностей техники (развитие механики у древних греков, например, было вызвано запросами строительной и военной техники того времени), и техника, в свою очередь, определяет направление физических исследований (например, в свое время задача создания наиболее экономичных тепловых двигателей вызвала бурное развитие термодинамики). С другой стороны, от развития физики зависит технический уровень производства. Физика — база для создания новых отраслей техники (электронная техника, ядерная техника и др.). 2. Кинематика поступательного движения При поступательном движении тела все точки тела движутся одинаково, и, вместо того чтобы рассматривать движение каждой точки тела, можно рассматривать движение только одной его точки. Основные характеристики движения материальной точки: траектория движения, перемещение точки, пройденный ею путь, координаты, скорость и ускорение. Линию, по которой движется материальная точка в пространстве, называют траекторией. Перемещением материальной точки за некоторый промежуток времени называется вектор перемещения ∆r=r-r0, направленный от положения точки в начальный момент времени к ее положению в конечный момент. Скорость материальной точки представляет собой вектор, характеризующий направление и быстроту перемещения материальной точки относительно тела отсчета. Вектор ускорения характеризует быстроту и направление изменения скорости материальной точки относительно тела отсчета. 3. Криволинейное движение – это движение, траектория которого представляет собой кривую линию. Примером криволинейного движения является движение планет, конца стрелки часов по циферблату и т.д. Криволинейное движение – это всегда ускоренное движение. То есть ускорение при криволинейном движении присутствует всегда, даже если модуль скорости не изменяется, а изменяется только направление скорости. Изменение величины скорости за единицу времени – это тангенциальное ускорение: Где ��τ, ��0 – величины скоростей в момент времени t0 + Δt и t0 соответственно.Тангенциальное ускорение в данной точке траектории по направлению совпадает с направлением скорости движения тела или противоположно ему. Нормальное ускорение - это изменение скорости по направлению за единицу времени: Нормальное ускорение направлено по радиусу кривизны траектории (к оси вращения). Нормальное ускорение перпендикулярно направлению скорости. 4. Угловой скоростью называется векторная величина, равная первой производной угла поворота тела по времени: Угол в 1 радиан – это центральный угол, длина дуги которого равна радиусу окружности; 360о = 2p рад. Направление угловой скорости задается правилом правого винта: вектор угловой скорости сонаправлен с , то есть с поступательным движением винта, головка которого вращается в направлении движения точки по окружности. Линейная скорость точки связана с угловой скоростью: . В векторной форме . Если в процессе вращения угловая скорость изменяется, то возникает угловое ускорение. Угловое ускорение – векторная величина, равная первой производной угловой скорости по времени: Вектор угловой скорости сонаправлен с вектором элементарного изменения угловой скорости , происшедшего за время dt. 5. Уравне́ние движе́ния (уравнения движения) — уравнение или система уравнений, задающие закон эволюции механической или динамической системы (например, поля) во времени и пространстве[1] . . (2.5) Эта формула выражает основной закон динамики поступательного движения:скорость изменения импульса материальной точки равна действующей на нее силе. Закон сохранения импульса — Векторная сумма импульсов двух тел до взаимодействия равна векторной сумме их импульсов после взаимодействия. 6. Механическая энергия тела – это скалярная величина, равная максимальной работе, которая может быть совершена в данных условиях. Обозначается Е Единица энергии в СИ [1Дж = 1Н*м]. Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела. Потенциальная энергия – энергия тела, обусловленная взаимным расположением взаимодействующих между собой тел или частей одного тела. Мeханическая работа — это физическая величина — скалярная количественная мера действия силы (равнодействующей сил) на тело или сил на систему тел. Зависит от численной величины и направления силы (сил) и от перемещения тела (системы тел). Закон сохранения механической энергииформулируется следующим образом: Если в замкнутой системе действуют консервативные силы, то механическая энергия не переходит в другие виды и остается постоянной во времени (при этом возможен переход потенциальной энергии в кинетическую и наоборот). 7. Центр масс — это геометрическая точка, положение которой характеризует распределение масс в теле. Вращательным движением материальной точки вокруг неподвижной оси называют такое движение, траекторией которого является окружность, находящаяся в плоскости перпендикулярной к оси, а центр ее лежит на оси вращения. Моме́нт ине́рции — скалярная (в общем случае — тензорная) физическая величина, мера инертности во вращательном движении вокруг оси, подобно тому, как масса тела является мерой его инертности в поступательном движении. 8. Момент силы характеризует ее вращательное действие. Различают момент силы относительно точки и относительно неподвижной оси. Моментом силы относительно точкиО называется векторная величина равная векторному произведению радиус - вектора , проведенного из точки О в точку прило- жения силы, на вектор силы: Моментом силы относительно неподвижной осиz называется скалярная величина Мz, равная проекции на эту ось вектора момента силы относительно произвольной точки О, принадлежащей этой оси. Значение Мz не зависит от выбора положения точки О на оси Z 9. Моментом количеством движенияматериальной точкиотносительно некоторого центра О называется вектор, определяемый равенством. если сумма моментов относительно данного центра всех приложенных к системе внешних сил равна нулю, то главный момент количеств движения системы относительно этого центра будет постоянным по величине и направлению. 10. https://studfiles.net/preview/3297807/page:13/ 11. стационарное силовое поле, в котором работа силы поля на пути между двумя любыми точками не зависит от формы пути, а зависит только от положения этих точек, называется потенциальным, а сами силы - консервативными. Связь 1. Если в каждой точке пространства на тело действует консервативная сила, то говорят, что оно находится в потенциальном поле. 2. При изменении положения тела в этом поле потенциальная энергия тела изменяется, при этом консервативная сила совершает вполне определенную работу. Градие́нт (от лат. gradiens, род. падеж gradientis — шагающий, растущий) — вектор, своим направлением указывающий направление наибольшего возрастания некоторой величины , значение которой меняется от одной точки пространства к другой (скалярного поля), а по величине (модулю) равный скорости роста этой величины в этом направлении. 12. Потенциальная энергия упруго деформированного тела — физическая величина, равная половине произведения жесткости тела на квадрат его деформации. Энергию деформированного упругого тела также называют энергией положения или потенциальной энергией (ее называют чаще упругой энергией), так как она зависит от взаимного положения частей тела, например витков пружины. Работа, которую может совершить растянутая пружина при перемещении ее конца, зависит только от начального и конечного растяжений пружины 13. Существует два основных метода описания течения жидкостей и газов (далее будем гово-рить только о жидкостях). Это метод Лагранжа, в котором задаются координаты и скорости каждой частицы жидкости, и метод Эйлера, в котором исследуется зависимость от коорди-нат и времени скорости потока жидкости https://ru.wikipedia.org/wiki/Закон_Бернулли 14. https://studopedia.ru/9_33581_techenie-vyazkoy-zhidkosti-formula-puazeylya.html 15. Ламинарное течение – течение жидкости, в котором можно указать точное значение скорости в данной точке в данный момент времени (можно построить линии тока). Турбулентное течение – течение жидкости, в котором скорость в данной точке изменяется со временем беспорядочным образом (нельзя построить линии тока). 16. вырисовываются следующие границы применимости законов ньютоновской механики: классическая механика применима для описания механических систем, в которых скорость составляющих ее объектов намного меньше скорости света (); классическая механика применима для описания только тех объектов, для которых динамические величины с размерностью действия намного больше постоянной Планка . Специа́льная тео́рия относи́тельности (СТО; также называемая ча́стная тео́рия относи́тельности) — теория, описывающая движение, законы механики и пространственно-временные отношения при произвольных скоростях движения, меньших скорости света в вакууме, в том числе близких к скорости света. 17. фундаментальный закон природы – закон взаимосвязи (пропорциональности) массы и энергии: полная энергия системы равна произведению ее массы на квадрат скорости света в вакууме. Отметим, что в полную энергию Е не входит потенциальная энергия тела во внешнем силовом поле. 18. Термодинамический метод. (Основа термодинамики) - метод исследования систем, состоящих из большого числа частиц и оперирующий величинами, характеризующими всю систему в целом (например, объём, давление, температура), не рассматривая микроструктуры системы и проходящих в системе микропроцессов. Молекулярная физика - раздел физики, в котором изучаются строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетических представлений, основывающихся на том, что все тела состоят из молекул, находящихся в непрерывном хаотическом движении. |