Механическое движение тела
![]()
|
Объемная плотность потенциальной энергии волны: . ПОТОК ЭНЕРГИИ ЧЕРЕЗ ПЛОЩАДКУ dS – энергия, прошедшая через эту площадку в единицу времени. Если скорость переноса энергии v, то поток энергии dФ через площадку dS запишется: . Если площадка расположена не перпендикулярно направлению распространения энергии, следует писать в более общем виде: . Если площадка расположена параллельно вектору скорости, то, разумеется, поток энергии через неё равен нулю. Напомню, что под направлением ориентации площадки понимается направление нормали к её поверхности. ПЛОТНОСТЬ ПОТОКА ЭНЕРГИИ U есть поток энергии через единичную площадку, то есть: . Среднее значение модуля вектора плотности потока энергии (вектора Умова) есть ИНТЕНСИВНОСТЬ ВОЛНЫ. Интенсивность — скалярная физическая величина, количественно характеризующая мощность, переносимую волной в направлении распространения. Спектральная плотность потока излучения: - это функция, показывающая распределение энергии по спектру излучения: ![]() ИНТЕНСИВНОСТЬ ЗВУКА(I) – средняя по времени энергия, переносимая звуковой волной через единичную площадку, перпендикулярную к направлению распространения волны, в единицу времени. Уровень звукового давления (Lp). Давление звука – среднее по времени избыточное давление, которое испытывает препятствие, помещенное в звуковое поле. Давление звука определяется импульсом, передаваемым звуковой волной препятствию. Давление звука используется для измерения абсолютных значений интенсивности звука, исходящего от источника шума, в децибелах (дБ). Уровень громкости звука — относительная величина. Она выражается в фонах и численно равна уровню звукового давления (в децибелах — дБ), создаваемого синусоидальным тоном частотой 1 кГц такой же громкости, как и измеряемый звук (равногромким данному звуку). 3.Все тела состоят из молекул, которые непрерывно движутся и взаимодействуют друг с другом. Они обладают одновременно кинетической и потенциальной энергией. Эти энергии и составляют внутреннюю энергию тела. Таким образом, внутренняя энергия - это энергия движения и взаимодействия частиц, из которых состоит тело. Внутренняя энергия характеризует тепловое состояние тела. Внутреннюю энергию можно изменить путем совершения работы и теплопередачи. Если над телом совершается работа, то внутренняя энергия тела увеличивается; если же это тело совершает работу, то его внутренняя энергия уменьшается. СПОСОБЫ: 1)Теплопроводность (через молекулы и атомы вещества) 2)Конвекция (перемешивание веществ) 3)Тепловое излучение (эл-м. излучение за счёт собственной тепловой энергии, например, лампочка) Количество теплоты — энергия, которую получает или теряет тело при теплопередаче. Количество теплоты является одной из основных термодинамических величин. Теплоёмкость тела (обычно обозначается латинской буквой C) — физическая величина, определяющая отношение бесконечно малого количества теплоты δQ, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры δT ![]() Первый закон термодинамики. Изменение ΔU внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами. ΔU = Q – A В основе классической теории теплоемкости твердых тел лежит закон равномерного распределения энергии по степеням свободы. Однородное твердое тело рассматривается как система независимых друг от друга частиц, имеющих три степени свободы и совершающих тепловые колебания с одинаковой частотой. Причины расхождения с опытом классической теории теплоемкости твердых тел состоят в ограниченности используемого закона равномерного распределения энергии по степеням свободы и непригодности его в области низких температур, где среднюю энергию колеблющихся частиц в кристаллической решетке необходимо вычислять по законам квантовой механики. Билет №6.
1. Работа силы – физическая величина, равная произведению модуля вектора силы на модуль вектора перемещения и на косинус угла между этими векторами: A=F*S*cosα. Силы, работа которых не зависит от формы траектории, а определяется только начальным и конечным размещением тела в пространстве, называют консервативными, или потенциальными. К ним принадлежат: силы притяжения, силы упругости, электростатические силы взаимодействия между заряженными телами. Силы, что не принадлежат к консервативным, называют неконсервативными: - силы трения, которые возникают при скольжении одного тела по поверхности другого - силы сопротивления, которых испытывает тело, двигаясь в жидкой или газообразной среде. Эти силы зависят не только от формы тел, но и от их скорости. Они направлены всегда против направления скорости, потому работа сил трения всегда отрицательна. Потенциальная энергия – механическая энергия системы тел,определяемая их взаимным расположением и характером сил взаимодействия между ними: ![]() Пример: ![]() Кинетическая энергия вращающегося тела равна сумме кинетических энергий его элементарных объемов: T(вр)=(m(1)v(1)^2)/2+(m(2)v(2)^2)/2+m(n)v(n)^2/2 Т(вр)=Jw^2/2 Кинетическая энергия вращающегося тела. .Кинетическая энергия поступательного движения.
Условием возникновения электромагнитных волн является ускоренное движение электрических зарядов. Так, изменение магнитного поля происходит при изменении тока в проводнике, а изменение тока происходит при изменении скорости зарядов, т. е. при движении их с ускорением. Механизм возникновения: электpомагнитное поле описывается как бы "двумя полями": электpическим Е и магнитным В. Изменение во вpемени одного поля в окpестности данной точки, в котоpой оно pассматpивается, поpождает дpугое поле: изменение поля Е поpождает поле В и наобоpот. Пеpеменное во вpемени электpическое поле поpождает в соседних точках пеpеменное магнитное поле, в свою очеpедь пеpеменное магнитное поле в своей окpестности поpождает пеpеменное электpическое. Эти поpождения пpоисходят не мгновенно, а с опpеделенным запаздыванием, вследствие чего и создается электpомагнитная волна. Электромагнитные волны распространяются в веществе с конечной скоростью: Здесь ε и μ – диэлектрическая и магнитная проницаемости вещества, ε0 и μ0 – электрическая и магнитная постоянные: ε0 = 8,85419·10–12 Ф/м, μ0 = 1,25664·10–6 Гн/м. Длина волны λ в синусоидальной волне свявзана со скоростью υ распространения волны соотношением λ = υT = υ / f, где f – частота колебаний электромагнитного поля, T = 1 / f. Скорость электромагнитных волн в вакууме (ε = μ = 1): ![]() Показатель преломления вещества — величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде. ![]() 3. Круговым процессом (или циклом) называется процесс, при котором система, пройдя через ряд состояний, возвращается в исходное. На диаграмме процессов цикл изображается замкнутой кривой (рис.84). Цикл, совершаемый идеальным газом, можно разбить на процессы расширения (1—2) и сжатия (2—1) газа. Работа расширения (определяется площадью фигуры 1a2V2V11) положительна (dV>0), работа сжатия (определяется площадью фигуры 2b1V1V22) отрицательна (dV<0), Следовательно, работа, совершаемая газом за цикл, определяется площадью, охватываемой замкнутой кривой. Если за цикл совершается положительная работа ![]() ![]() Прямой цикл используется в тепловых двигателях — периодически действующих двигателях, совершающих работу за счет полученной извне теплоты. Обратный цикл ![]() используется в холодильных машинах — периодически действующих установках, в которых за счет работы внешних сил теплота переносится к телу с более высокой температурой. В результате кругового процесса система возвращается в исходное состояние и, следовательно, полное изменение внутренней энергии газа равно нулю. Поэтому первое начало термодинамики (51.1) для кругового процесса Q=U+A=A, (56.1) т. е. работа, совершаемая за цикл, равна количеству полученной извне теплоты. Однако в результате кругового процесса система может теплоту как получать, так и отдавать, поэтому Q=Q1-Q2, где Q1— количество теплоты, полученное системой, q2— количество теплоты, отданное системой. Поэтому термический коэффициент полезного действия для кругового процесса ![]() Билет №7.+
1. Механической энергией тела в физике называют сумму кинетической и потенциальной энергий этого тела (E=T+П). Закон сохранения механической энергии в системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется, т.е. не изменяется со временем (Е=Т+П). Если система взаимодействующих тел не замкнута, то ее механическая энергия не сохраняется. Изменение механической энергии такой системы равно работе внешних сил: Авн = ΔЕ = Е – Е0, где Е и Е0 – полные механические энергии системы в конечном и начальном состояниях соответственно. Примером такой системы может служить система, в которой наряду с потенциальными силами действуют непотенциальные силы. К непотенциальным силам относятся силы трения. В большинстве случаев, когда угол между силой трения Fтр и элементарным перемещением Δr тела составляет π радиан, работа силы трения отрицательна и равна Aтр = –Fтр∙s12, где s12 – путь тела между точками 1 и 2. Силы трения при движении системы уменьшают ее кинетическую энергию. В результате этого механическая энергия замкнутой неконсервативной системы всегда уменьшается, переходя в энергию немеханических форм движения. 2. Круговым процессом (или циклом) называется процесс, при котором система, пройдя через ряд состояний, возвращается в исходное. На диаграмме процессов цикл изображается замкнутой кривой (рис.84). Цикл, совершаемый идеальным газом, можно разбить на процессы расширения (1—2) и сжатия (2—1) газа. Работа расширения (определяется площадью фигуры 1a2V2V11) положительна (dV>0), работа сжатия (определяется площадью фигуры 2b1V1V22) отрицательна (dV<0), Следовательно, работа, совершаемая газом за цикл, определяется площадью, охватываемой замкнутой кривой. Если за цикл совершается положительная работа ![]() ![]() Прямой цикл используется в тепловых двигателях — периодически действующих двигателях, совершающих работу за счет полученной извне теплоты. Обратный цикл ![]() используется в холодильных машинах — периодически действующих установках, в которых за счет работы внешних сил теплота переносится к телу с более высокой температурой. В результате кругового процесса система возвращается в исходное состояние и, следовательно, полное изменение внутренней энергии газа равно нулю. Поэтому первое начало термодинамики (51.1) для кругового процесса Q=U+A=A, (56.1) т. е. работа, совершаемая за цикл, равна количеству полученной извне теплоты. Однако в результате кругового процесса система может теплоту как получать, так и отдавать, поэтому Q=Q1-Q2, где Q1— количество теплоты, полученное системой, q2— количество теплоты, отданное системой. Поэтому термический коэффициент полезного действия для кругового процесса ![]() 3. Интерференция волн — взаимное усиление или ослабление амплитуды двух или нескольких когерентных волн, одновременно распространяющихся в пространстве. Сопровождается чередованием максимумов и минимумов (пучностей) интенсивности в пространстве. Результат интерференции (интерференционная картина) зависит от разности фаз накладывающихся волн. Амплитуда результирующих колебаний в любой точке среды не зависит от времени. Разность хода волн равна целому числу длин волн ( иначе четному числу длин полуволн) ![]() ![]() ![]() ![]() Амплитуда колебаний данной точки равна нулю. Билет №8.+
1. Интенсивность электромагнитного взаимодействия определяется физической величиной — электрическим зарядом, который обозначается ![]() ![]() Основной закон электростатики был экспериментально установлен французским физиком Шарлем Кулоном и читается так: модуль силы взаимодействия двух точечных неподвижных электрических зарядов в вакууме прямо пропорционален произведению величин этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия зарядов в вакууме больше, чем в среде, называется диэлектрической проницаемостью среды ![]() ![]() ![]() В СИ коэффициент ![]() ![]() ![]() ![]() С использованием электрической постоянной закон Кулона имеет вид: ![]() Взаимодействие неподвижных электрических зарядов называют электростатическим или кулоновским взаимодействием. Кулоновские силы можно изобразить графически (рис. 14, 15). ![]() Кулоновская сила направлена вдоль прямой, соединяющей заряженные тела. Она является силой притяжения при разных знаках зарядов и силой отталкивания при одинаковых знаках зарядов. Напряженность – силовая характеристика поля. Напряженность численно равна силе, которая действовала бы на единицу пробного заряда, помещенного в данную точку поля. |