Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Физика – наука о наиболее общих свойствах и формах движения материи.
академик Вавилов: «Физик обязан быть философом».
Классическая физика ограничивается ньютоновскими законами классической механики.
Планк открыл понятие кванта (испускание света порциями), что послужило созданию квантовой механики.
Эйнштейн в теории относительности показал уравнение движения тел отличающееся от ньютоновской механики.
За промежуток времени Δt радиус-вектор м.т. получил приращение в Δ.
–мгновенная скорость
Ускорение – быстрота изменения скорости -
– угловая скорость, [с-1]
– угловое ускорение, [c-2]
– связь
1. з-н Ньютона: всякое тело находится в состоянии покоя или равномерного движения, пока воздействие со стороны других тел не изменит это состояние. (система отсчёта инерционная)
2. з-н Ньютона: скорость изменения импульса тела равна действующей на тело силе F. (уравнение движения тела)
3. з-н Ньютона: силы, с которыми действуют друг на друга тела, равны по величине и противоположны направлению.
Полный импульс замкнутой системы двух взаимодействующих частиц остается постоянным.
Система отсчета, движущаяся относительно некоторой инерционной системы с постоянной скоростью будет так же инерционной.
Все механические явления в различных инерционных системах отсчёта протекают одинаковым образом. Никакими механическими опытами невозможно установить покоится данная система отсчёта или движется прямолинейно и равномерно.
– когда тело движется прямолинейно
– тело движется произвольно
- закон сохранения мех. энергии
- з-н сохр. импульса
- з-н сохр. энергии
При абсолютно неупругом ударе часть мех. энергии переходит во внутреннюю энергию. Таким образом закон сохранения мех. энергии при неупругом ударе не выполняется, а выполняется закон сохранения полной энергии.
– закон сохранения импульса
- закон сохранения энергии
Если тело поставлено в такие условия, что в каждой точке пространства на него действует некоторая сила, то говорят что тело находится в поле силы.
Консервативными силы – силы, работа которых на замкнутом пути равна нулю.
Если на тело действуют консервативные силы, то оно обладает потенциальной энергией.
|
Потенциальная энергия, часть общей механической энергии системы, зависящая от взаимного расположения частиц, составляющих эту систему, и от их положений во внешнем силовом поле |
Потенциальная энергия является функцией состояния и определяется только положением тела
– закон сохранения механической энергии
(grad U – оператор набла)
Момент силы относительно точки – векторная величина, которая задается соотношением:
Моментом силы относительно оси называется момент проекции силы на плоскость, перпендикулярную оси, относительно точки пересечения оси с этой плоскостью. (Н·м)
Момент инерции вращающегося тела относительно оси равен сумме произведений элементарных масс на квадраты их расстояний от некоторой оси.
[кг·м2] Если АТТ, то - и
Для тела любой формы всегда можно найти три взаимно-перпендикулярные оси, проходящие через центр, которые называются главными осями инерции.
Самым устойчивым вращением является вращение относительно оси соответствующей максимальному моменту инерции (главной оси).
Осевая симметрия – цилиндр, центральная симметрия – шар, куб.
Момент импульса м.т. относительно неподвижной точки называется физ. величина, определяемая векторным произведением:
Момент импульса твёрдого тела равен моменту инерции тела относительно оси, умноженную на угловую скорость.
Производная моментов импульсов равна моменту сил.
В замкнутой системе М=0, то L=const.
З-н сохранения момента импульса – момент импульса в замкнутой системе не изменяется с течением времени.
Гироскоп – массивное симметричное тело, вращающееся с большой скоростью вокруг оси симметрии.
(вдоль оси)
Кинетическая энергия вращающегося тела равна сумме кинетических энергий его составных частей
Работа сил равна:
N – суммарный момент внешних сил.
Конус –
Сфера –
Диск –
Стержень –
Ось, положение которой в пространстве остаётся неизменной при вращении вокруг неё тела в отсутствии внешних сил, называется свободной осью тела.
Для тела любой формы всегда можно найти три взаимно-перпендикулярные оси, проходящие через центр (свободные оси), которые называются главными осями инерции.
Момент инерции тела относительно произвольной оси равен сумме моментов инерций этого тела относительно параллельной ей оси, проходящей через центр масс тела, и произведения массы тела на квадрат расстояния между осями.
Основные положения молекулярно-кинетической теории:
Массы молекул и атомов очень малы. Например, масса одной молекулы водорода равна примерно 3,34*10 -27 кг, кислорода - 5,32*10 -26 кг. Масса одного атома углерода m0C=1,995*10 -26 кг
Относительной молекулярной (или атомной) массой вещества Mr называют отношение массы молекулы (или атома) данного вещества к 1/12 массы атома углерода:(атомная единица массы).
- ур-е идеального газа (Менд.-Клапейрона)
;
;
;
Большая часть молекул с определенной скоростью, которая называется вероятной. При повышении температуры эта скорость увеличивается
На газ, находящийся вблизи земли действует:
Чем газ тяжелее, тем его давление с высотой убывает быстрее.
Внутренняя энергия – это кинетическая энергия хаотического (теплового) движения молекул и потенциальная взаимодействия этих частиц.
Число степеней свободы – это число независимых переменных полностью определяющих положение молекулы в пространстве (поступательные, вращательные).
На каждую степень свободы приходится одинаковая энергия.
, i – количество степеней свободы молекулы газа, k – const Больцмана
Термодинамическая система (например, пар в тепловой машине) может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии.
- изобарный процесс
- изохорный процесс
- изотермический процесс
Уравнение Майера:
- теплоемкость идеального газа
, k – связь между температурой в Кельвинах и температурой в единицах энергии
Физ. смысл.
R равна работе, которую совершает 1 моль идеального газа, расширяясь при нагревании на 1 К при постоянном давлении
Изохорный (V=const) A=0
Изобарный (P=const) A=PΔV
Изотермический (T=const) Q=A
Адиабатный (q=0) dA = pdV
Адиабатическим процессом называют процесс, протекающий без теплообмена с внешней средой.
– показатель адиабаты
- ур-е Пуассона или адиабаты
Круговые процессы – в которых начальные и конечные параметры (давление, объём, температура, энтропия) совпадают.
Компоненты тепловой машины: рабочее тело, нагреватель и холодильник.
,
Ц. К. – идеальный термодинамический цикл, состоит из двух адиабатических и двух изотермических процессов.
Ц. К. может быть проведен как в прямом, так и в обратном направлении.
,
КПД машины Карно не зависит от ее устройства, от вида рабочего тела, а определяется только температурой нагревателя и темп. холодильника
, (Карно)
Энтропия — мера вероятности осуществления какого-либо макроскопического состояния
В современной термодинамике В. н. т. формулируется единым и самым общим образом как В. н. т. – закон возрастания особой функции состояния системы, энтропии (обозначается S). Согласно этому закону, в замкнутой системе энтропия S при любом реальном процессе либо возрастает, либо остаётся неизменной. В состоянии равновесия энтропия замкнутой системы достигает максимума.
,
Второе начало термодинамики можно сформулировать как закон возрастания энтропии замкнутой системы при необратимых процессах: любой необратимый процесс в замкнутой системе происходит так, что энтропия системы при этом возрастает.
Формула Больцмана дает объяснение постулируемое вторым началом термодинамики возрастанию энтропии в замкнутой системе при необратимых процессах: возрастание энтропии означает переход системы из менее вероятных в более вероятные состояния. Значит, формула Больцмана дает статистическое толкование второго начала термодинамики. Являясь статистическим законом, оно описывает закономерности хаотического движения огромного числа частиц, которые составляющих замкнутую систему.
Вязкость (внутреннее трение) – свойство текучих тел оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой.
Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей — это описывается введением силы трения.
Коэффициент пропорциональности, зависящий от сорта жидкости или газа, называют коэффициентом динамической вязкости.
Ламинарное течение – сложно течение, при котором слои не перемешиваются. Если увеличить скорость течения, то развивается турбулентность.
Турбулентное т.- течение, при котором в каждой точке потока отклонение скоростей от средних имеет хаотический характер.
- по числу Re можно определить тип течения.
Число Рейнольдса считается критерием подобия течения вязкой жидкости.
L – характерный размер; Q – объёмная скорость потока; А – площадь сечения трубы;
ν – кинематическая вязкость.
Отличие от идеального:
- ур-е Ван-дер-Ваальса
- для одного моля
AK – начало кипения; КВ – конец кипения; АКВ – граница пара и жидкости – бинодаль;
АКВА – область насыщенного пара; К – критическое состояние.
Электростатика.
Закон Кулона:
З-н сохранения заряда: в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов остается постоянной:
Для количественного определения электрического поля — напряжённость электрического поля — векторная физическая величина, равная отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещённый в данную точку пространства, к величине этого заряда. Направление вектора напряженности совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.
Простейшие электрические поля: одиночный положительного или отрицательного заряда
Простейшие электрические поля: а – одиночных положительного и отрицательного зарядов; б – двух разноименных зарядов; в – двух одноименных зарядов; г – двух параллельных и разноименно заряженных пластин (однородное поле)
- поверхность
Если поле образовано несколькими зарядами, то силы действующие на пробный заряд складываются по принципу сложения векторов.
Поток векторного электронного смещения в диэлектрике через замкнутую поверхность равен алгебраической сумме свободных зарядов, заключенных внутри этой поверхности.
- для вакуума
– для диэлектрика
- для вакуума
– для диэлектрика
, - по замкнутой траектории
– потенциал [1В]
Работа по перемещению электрического заряда из точки 1 в точку 2 равна произведению разности потенциалов на заряд
Циркуляция вектора напряженности электростатического поля вдоль любого замкнутого контура равна нулю.
Вектор напряженности всегда направлен в сторону убывания потенциалов.
Электрическое поле внутри проводника равно 0, а потенциалы во всех точках одинаковые.
Поле внутри полости равно нулю – электростатическая защита.
Диэлектрики: газообразные, жидкие, твёрдые.
Органические (углерод) и неорганические (слюда, керамика).
В диэлектриках нет свободных электрических зарядов, они состоят из нейтральных атомов.
П. Э. Э. – возникновение поляризации диэлектрика под воздействием механических напряжений (кристаллы)
- для вакуума
– для диэлектрика
Поток вектора электрического смещения в диэлектрике через замкнутую поверхность равен алгебраической сумме свободных зарядов.
Вещество, имеющее заряды, способные переносить электрический ток называется проводником.
В металлах – свободные электроны, в электролитах – ионы, в плазме – электроны и ионы.
С – зависит от формы, размеров проводника и диэлектрической проницаемости окружающей среды
Параллельно: ,
Последовательно: ,
Конденсаторы: плоские, сферические, цилиндрические.
Энергия заряженного конденсатора равна работе затраченной при зарядке или разрядке.
Энергия заряженного конденсатора сосредоточена в его электростатическом поле
Постоянный ток
Количественной характеристикой электрического тока служит сила тока – величина заряда, переносимого через рассматриваемую поверхность в единицу времени. Если за время dt через поверхность переносится заряд dq, то сила тока равна:
Условия существования:
Электроны в металле движутся с гигантскими скоростями ≈0.01с (с - скорость света).
Это хаотическое движение имеет квантовое происхождение, но и при таких огромных скоростях перенос заряда через выделенное сечение равен нулю.
, S- поперечное сечение проводника, е- модуль заряда электрона (e=1.6*10-19)
Закон Ома в интегральной форме
U = RI – для участка цепи.
– для всей цепи
Закон Ома в дифференциальной форме
j- вектор плотности тока,
σ — удельная проводимость,
E — вектор напряжённости электрического поля.
Зако́н Видема́на — Фра́нца – для металлов отношение коэффициента теплопроводности K к удельной электрической проводимости σ пропорционально температуре.
L – число Лоренца
- в интегральной форме
- в дифференциальной форме
Pуд – удельная тепловая мощность
(ЭДС)
В источниках тока силы неэлектрической природы (химической) совершают работу по перемещению электрического заряда вдоль цепи.
Алгебраическая сумма токов, сходящаяся в узле равна нулю.
Это разность потенциалов, возникающая при соприкосновении двух различных проводников (без подключения заряда) и зависящая от работы выхода электронов.
Термоэлектронная эмиссия – явление испускания электронов нагретыми телами.
При воздействии ионизатора в газе появляются положительные и отрицательные ионы и электроны.
Электрический ток в газах называется газовым разрядом.