Третий закон Ньютона.

Сила с которой действуют друг на друга взаимодействующие тела, равна по величине и противоположна по направлению, причём они не уравновешивают друг друга, т.к. не приложены к одному и тому же телу, а к разным.

Физический смысл этого закона заключается в том, что по изменению состояния одного из взаимодействующих тел, можно определить состояние второго.

Замечание:

Когда Ньютон формулировал свои законы, он думал, что взаимодействие распространяется мгновенно. Однако по истечению некоторого времени выяснили, что взаимодействие распространяется со скоростью не превышающую скорость света. Поэтому законы Ньютона применяются только в классической физике.

8. Работа и мощность.

Работа – это величина скалярная. Зависит от величины силы начального перемещения. Т.к. cos знакопеременная величина, то А может быть =,>,< 0. Если сила перпендикулярно направлена перемещению, то работа = 0. В системе СИ работа измеряется в Джоулях [А]=H*M=Дж.

Работа величина аддитивная.

 

Мощность – это физическая величина, которая характеризует интенсивность совершения работы, т.е. работа, совершённая в единицу времени

Мощность в системе СИ измеряется в Вт.

9. Силовое поле. Консервативные силы. Диссипативные силы. Гироскопические силы. Потенциальное силовое поле.

Силовым полем называется область в пространстве, в каждой точке которого, на помещённую туда частицу действует сила, закономерно изменяющаяся от точки к точке.

Т.о. характер силового поля определяется характером сил действующих в этом поле.

Если на частицу действуют силы направленные к одному и тому же центру и величина зависит от расстояния от этой точки до силового центра, то такие силы называются центральными и само поле называется центральным.

Если силы в некотором силовом поле на частицу действуют всё время одинаковые по величине и направлению, то такое поле называется однородным.

Если силы действуют на частицу, не изменяясь, в течение определ. времени, то такое поле называется стационарным.

Если величина и направление действующих сил изменяется в течении времени, то такое поле нестационарное т.е. зависит от времени.

Стационарное силовое поле, в котором работа по перемещению частицы из точки 1 в точку 2 не зависит от формы пути, а определяется лишь начальным и конечным положением частицы называется потенциальным, а силы, которые действуют в этом потенциальном поле, называются консервативными.

Чтобы определить является ли эта сила консервативной, а поле потенциальным, необходимо сосчитать работу этой силы по перемещению частицы из точки 1, в точку 2.

И если работа не зависит от формы пути, а определяется лишь начальным и конечным положением частицы, то тогда эта сила является консервативной, а поле, в котором они действуют потенциальным.

Работа в потенциальном поле по замкнутому контуру равна 0.

Неконсервативные силы подразделяются на: диссипативные и гироскопические.

Диссипативные силы – это силы, которые приводят к рассеиванию энергии, т.е. уменьшению энергии системы (силы трения, силы вязкости).

Диссипативные силы – это силы, полная работа которых всегда отрицательна. Такие силы всегда зависят от скорости (пропорциональны скорости) и направлены всегда в сторону противоположную скорости.

Гироскопические силы – это силы, которые всегда зависят от скорости и направлены перпендикулярно к скорости работы этих сил, всегда равны 0 (в том числе и по замкнутому контуру). От консервативных сил отличаются тем, что определяются не только положительными частицами, но и скоростью (сила Лоренса и сила Ньютона)

10. Потенциальная энергия частицы.

Пусть имеется потенциальное поле, то работа по перемещению этой частицы из точек в точку О будет функцией радиуса вектора определяющее положение этих точек.

Эту функцию называют потенциальной энергией частицы. Потенциальная энергия – функция состояния частицы. Потенциальная энергия является скалярной функцией.

Таким образом мы показали, что работа в потенциальном поле равна убыли потенциальной энергии частицы в этом поле.

 

11. Потенциальная энергия системы частиц (невзаимодействующая и взаимодействующая).

1) Пусть эта система находится во внешнем потенциальном поле.

2)Потенциальная энергия системы взаимодействующих частиц, они взаимодействуют, но находятся во внешнем потенциальном поле.

Если имеется система взаимодействия частиц, то система обладает собственной потенциальной энергией взаимодействия, которая определяется взаимным расположением этих частиц.

Если происходит изменение конфигурации системы, то работа всех внутренних центральных сил равна убыли собственной потенциальной энергии системы.

Если при движении системы её конфигурация не изменяется, то энергия (внутренняя) не изменяется и внутренние силы работы не совершают.

3)Система взаимодействия частиц находящихся во внешнем силовом поле.

не является аддитивной.

12. Связь между потенциальной энергией и консервативной силой.

13. Кинетическая энергия частицы и системы частиц

Пусть частица массой m движется под некоторой силой F. Природа силы может быть разной. Найдём работу этой силы на участке А₁₂

14. Полная механическая энергия системы. Закон изменения полной механической энергии.

1) Пусть система состоит их 1 частицы и на эту системы действуют силы

 

 

- Закон изменения полной механической энергии.

 

Изменение полной механической энергии системы происходит за счёт работы диссипативной силы.

2) Пусть система состоит из нескольких частиц, на которые действуют силы.

- Закон изменения полной механической энергии.

 

3) Механическая система называется замкнутой, если на неё действуют внешние силы

- Закон изменения полной механической энергии.

 

 

4) Замкнутая механическая система называется консервативной, если в ней действуют только консервативные силы

Полная механическая энергия всегда сохраняется.

15. Закон сохранения импульса.

Закон сохранения импульса – это фундаментальный закон природы, который следует из однородности пространства. Однородность пространства означает, что если система, как целое, взять и перенести из одной точки пространства в другую, то все процедуры будут проходить в ней точно так же, как и в предыдущей точке. Получим этот закон из основного уравнения динамики.

16. Закон сохранения полной механической энергии.

Закон сохранения полной механической энергии – это фундаментальный закон в природе, который следует из однородности времени. Однородность времени – означает, что если систему перенести из одной точки в другую, то все процессы идут без изменений.

17. Абсолютно неупругое соударение.

Абсолютно не упругий центральный удар- это столкновение двух тел в результате, которого тела движутся как одно целое, при этом кинетическая энергия переходит во внутреннюю энергию системы.

Центральное соударение – это когда шарики движутся по одной прямой.

При абсолютно неупругом соударении выполняется закон импульса. Найдём скорость этой системы

 

 

18. Абсолютно упругое центральное соударение.

Это соударение, в результате которого внутренняя система энергии не изменится.

Центральный удар –это когда сталкивающиеся частицы движутся по одной прямой проходящие через их центры.

 

 

 

19. Моменты импульса. Момент силы.

 

 

 

 

 

 

20. Уравнение моментов.(выведение формулы брать из предыдущего вопроса)

21. Момент импульса и момент силы относительно неподвижной оси.

 

 

Проекция импульса L относительно точки на оси Z и будет называться моментом импульса относительно неподвижной оси(Lz) – это скаляр.(над L везде значок вектора)

 

22. Уравнение моментов для вращения вокруг неподвижной оси. Момент инерции.

Момент инерции – это мера неподатливости тела к изменению его угловой скорости (последняя строчка с формулой после этой строчки идёт).

23. Закон сохранения момента импульса.

Закон сохранения импульса – это фундаментальный закон природы, который следует из изотропности пространства. Изотропность пространства означает, что если механическую систему, как целое повернуть на некоторый угол Фи , то все процессы в этой системе будут идти без изменений. Получить этот закон можно из уравнения момента.

24. Динамика твёрдого тела. Центр масс твёрдого тела. Поступательные движения твёрдого тела.

Твёрдое тело – это совокупность материальных точек, расстояние между которыми не изменяется в процессе движения. Причём в классической физике мы принимаем материальную точку – как частицу вещества, которая сохраняет свойства веществ с одной стороны, а с другой стороны, она достаточно мала, чтобы её считать материальной точкой. Основная задача динамики – это описать характер движения твёрдого тела.

25. Вращательные движения твёрдого тела.

 

26. Момент инерции твердого тела. Примеры вычисления момента инерции твердого тела. Теорема Штейнера.

Вычислим момент инерции однородного стержня проходящего через центр масс.

 

В момент инерции тело относительно центра масс

Теорема Штейнера.

 

 

 

27. Кинетическая энергия твёрдого тела (движущегося поступательно и вращающегося вокруг неподвижной оси).

Пусть твёрдое тело вращается вокруг неподвижной оси с угловой скорость «буква жопа». Найдём кинетическую энергию тела.

28. Работа и мощность при вращении твёрдого тела вокруг неподвижной оси.

Пусть имеется твёрдое тело, которое вращается вокруг неподвижной оси. Тогда работа по перемещению такого кусочка будет равна скалярному произведению вектора силы на «дельта вектор ri».

29. Плоское движение твёрдого тела.

Плоское движение можно представить, как суперпозицию двух движений:

1) поступательное движение твёрдого тела, как целого.

2) вращение этого твёрдого тела вокруг мгновенной оси перпендикулярной к плоскости, в которой происходит движение точки, при этом оси мгновенно перемещаются в пространстве.

Существует теорема Эйлера, которая говорит о том, что плоское движение можно разбить на поступательное и вращательное, причём это разбиение можно осуществить разными способами отличающимися скоростью поступательного движения, но соответствующей одной и той, же скоростью вращательного движения (проверь это предложение, ну а далее, как обычно формулы и рисунки).

30. Кинетическая энергия при плоском движении твёрдого тела.

 

31. Применение законов динамики для движения твёрдого тела.

Рассмотрим стандартный подход решения задач на движение твёрдого тела.

Пример: Пусть однородный цилиндр с радиусом Rскатывается по наклонной плоскости составляющей некоторый угол с горизонтом. В начальный момент времени цилиндр покоится. Высота наклонной плоскости h. Найти линейную и угловую скорость цилиндра в момент выхода цилиндра на горизонтальную плоскость.

 

 

 

Анализ этих формул показывает что скорость движения цилиндра зависит от величины à

 

 

Т.е. полые тела той же формы скатываются медленнее чем сплошные.

Эту же задачу можно решить и другим методом используя закон сохранения Энергии.

 

32. Идеальный газ. Уравнения состояния идеального газа.

Идеальный газ – это совокупность материальных точек с конечной массой, между которыми отсутствует сила взаимодействия и которые сталкиваются по закону соударения упругих шаров, размерами молекул пренебрегаем, как и массой и силой взаимодействия.

Состояние идеального газа, как и любого другого тела состоит из большого числа частиц описанных с помощью макроскопических параметров, таких как: давление(Р), температура(Т), объём(V), плотность(ρ), концентрация(n). Особое место среди них занимает – температура.

Температура вводится для количественной характеристики различной степени нагретости тел.

Температура – это физическая величина, которая регулирует состояние термодинамического равновесия.

Термодинамическое равновесие-это состояние системы, при котором прекращаются все макроскопические процессы или изменения.

Все эти макроскопические параметры в состоянии термодинамического равновесия, такие как: давление, температура, объём и т.д., связаны между собой уравнением состояния идеального газа

 

PV=(m/µ)*RT – основное уравнение Менделеева-(и хз кого) , где P – давление, V – объём, m – масса газа, µ - молярная масса газа, R – газовая постоянная, Т – температура.

 

m/µ=ν

m=m_{o *} N_A

µ= m_{o *} N_A m/µ= m_{o *} N_A/ m_{o *} N_A

Число ν – это 6,02*10²³ моль^-1 ; N_A=6,02*10²³ моль^-1

33. Основные газовые законы.

Закон Авогадро.

При одинаковом давлении и температуре в равных объёмах различных газов, содержится одинаковое количество молекул. Моль – основная единица.

1Моль – это количество вещества, содержащее столько структурных элементов, сколько их содержится в 12 граммах, изотопов углерода ¹²С.

Рассмотрим способы перехода идеального газа из одного состояния в другое.

 

3) изобарический процесс

V/T = const –Закон Гей-Люссака

34. Смесь газов, закон Дальтона.

Парциальное давление – это давление, которое оказывает на стенки сосуда каждая компонента смеси , так как если бы другие компоненты отсутствовали.

Нормальные условия:

35. Основное уравнение молекулярной кинетической теории.

36. Распределение Максвелла молекул по скоростям.

 

37. Наиболее вероятная, средняя, средняя квадратичная, скорости молекул.

 

38. Распределение Больцмана. Барометрическая формула.

39. Физические основы термодинамики. Внутренняя энергия идеального газа.

Изучает физические свойства тел, путём изучения всех процессов с энергетической точки зрения. Задача термодинамики – описать состояние системы состоящей из большого числа частиц.

Основной объект исследования – идеальный газ.

В основе термодинамики лежат три начала:

1) Закон сохранения энергии в применении к процессам, рассматриваемым в термодинамике.

Первое начало устанавливает количество соотношения при переходе из одного состояния в другое.

2) Оно характеризует направление развития процессов и утверждает, что самопроизвольно могут идти только такие процессы, в результате которых система приходит в равновесное состояние

3) Оно характеризует ограничения на процессы и утверждает, что могут идти только те процессы, которые приводят к достижению абсолютного 0, или ниже, невозможны процессы, которые приводили бы к получению термодинамического 0 температур Кельвина

 

 

40. Теплота и работа, как формы передачи энергии. Теплоёмкость.

41. Первое начало термодинамики: изохорические, изобарические, изотермические процессы.

42. Первое начало термодинамики: адиабатный процесс. Уравнение адиабаты, работа при адиабатическом процессе.

43. Обратимые и необратимые процессы. Циклические процессы. КПД цикла

В термодинамике процессом называется всякое изменение параметров.

Обратимый процесс – это такой процесс, для которого возможен переход из конечного состояние в начальное через те же состояние, что и в прямом процессе.

Необратимым процессом – называется процесс, при котором переход из состояния 2 в состояние 1, через те же равновесные состояние невозможен.

Равновесные состояния являются обратимыми, а неравновесные необратимыми.

Циклом называются процессы начало, и конец которых совпадает.

Цикл осуществляемый по часовой стрелке называется – прямым. Против часовой – обратным.

При прямом цикле система берёт тепла больше у нагревателя, чем передаёт холодильнику. Чем больше Q нагревателя, тем больше Q цикла.

Работа любой машины оценивается с помощью КПД.

Все тепловые машины работают по прямому циклу, все холодильники по обратному.

 

44. Цикл Карно и его КПД.

 

 

 

Таким образом, мы заключаем, что КПД цикла Карно зависит только от температуры нагревателя и холодильника, и не зависит от качества газа и конструкции машины.

45. Термодинамическое определение энтропии. Второе начало термодинамики.

46.Третье начало термодинамики. Уравнение Нернста.

Третье начало термодинамики накладывает ограничения на процессы, которые могут идти самопроизвольно в системе, и утверждает, что невозможны процессы, приводящие к получению термодинамического 0 температур.

 

Теорема Нернста.

Три строчки формул.

 

Согласно теореме Нернста при достижении абсолютного 0 температур энтропия системы будет равна 0, однако опыт показывает, что невозможно достижение абсолютного 0 температур. К тому же это противоречит второму началу термодинамики.